Pluggable I/O konektori razvijat će se od trenutnih Ethernet specifikacija od 40G/100Gb/s i bežičnog EDR-a do 800 Gb i viših verzija.
U posljednjih 50 godina stope prijenosa podataka znatno su se povećale. Sposobnost stvaranja milijardi tranzistora na jednom čipu povećava brzinu i snagu obrade eksponencijalno. Unos i izlaz podataka ovise o povezivanju ulazno-izlaznog priključka. I/O konektori igraju ključnu ulogu u sustavu. Ako ne prate brzinu protoka podataka, mogu uzrokovati ozbiljna uska grla. Inženjer mora osigurati da I/O priključak ne ograničava performanse prijenosa velike brzine.
Osim što mogu podržati brzine prijenosa podataka velike brzine, komponente također moraju osigurati fleksibilnost za dizajn proizvoda, omogućujući brzu konfiguraciju sustava ili nadogradnje. Kao tranzitna komponenta za aktivne i pasivne kabele i optička vlakna, izvrsne performanse su vrlo atraktivne.
Gustoća I/O panela još je jedan ključni čimbenik u dizajnu sustava. Standardna oprema postavljena na stalak zahtijeva da veličina I/O konektora bude što manja od 1RU (visoka 1,75", zauzima što manje prostora, maksimizira broj kanala i osigurava prostor za rashladne otvore. Bez isključivanja sustava Mogućnost povlačenja i priključivanja sučelja posebno je važna u mrežnim aplikacijama.
Vrijedno je potaknuti na realizaciju kompatibilnosti proizvoda ili standardizacije proizvoda između različitih dobavljača. Standardizirani priključni I/O konektori male veličine pružaju isplativo rješenje.
Pluggable I/O sučelja, uključujući mala pluggable SFP i QSFP, prošla su kontinuirani iterativni proces, a performanse i gustoća panela kontinuirano su nadograđivali. Obično se instaliraju na PCB okvira za pričvršćivanje, konfiguriraju s modulom i imaju brze, vruće zamjenjive performanse. Ovaj modularni koncept omogućuje inženjerima izmjenu izravno povezanih bakrenih kabela, aktivnih optičkih kabela i optičkih primopredajnika. Ovaj konektor osigurava mehaničko zatvaranje modula i osigurava rasipanje topline i radiofrekvencijsku izolaciju modula.
Ovi konektori brzo su se razvili u modul male veličine, od izvornog SFP-a do najnovijih QSFP i OSFP konfiguracija dvostruke gustoće.
Prve električne i mehaničke specifikacije sučelja SFP-a objavio je Odbor za SFF 2001. godine i promovirao ih je putem Organizacije sporazuma o više izvora (MSA) sastavljene od industrijskih korisnika i proizvođača konektora. Koristi se za podršku mrežnim aplikacijama u Gigabit Ethernet i Fiber Channel. Ovaj modul koji se može zamijeniti omogućuje brzinu prijenosa podataka do 1,0 Gb/s u bakrenim i optičkim medijima. Izvorna SFP specifikacija nadograđena je na SFP+ s propusnosti od 10 Gb/s uz zadržavanje kompatibilnosti sa starijim verzijama. Naknadne nadogradnje povećale su propusnost na 28 Gb/s. Najnovija verzija SFP-a je optički primopredajnik SFP56, koji koristi PAM4 modulaciju za pružanje Ethernet veze od 50 Gb / s.
QSFP konektori će se dalje razvijati. QSFP pruža četiri brza bakrena kanala ili optičke kanale. Složeni i grupirani kavezi povećavaju gustoću luka.
Početna ocjena QSFP-a je 1Gb/s. Kroz nadogradnju, ocjena QSFP 4 kanala može biti 10Gb/s, a ukupna propusnost je 40Gb/s. Dizajniranjem duljine unutarnjeg puta signala, EMI i PCB izgleda, brzina QSFP28 kanala može biti i do 25 Gb / s. QSFP56 može doseći 50Gb / s kanal. Ukupna propusnost četiri kanala može podržavati 40Gb, 100Gb i 200Gb Ethernet.
Specifikacija 400GbE objavljena je 2017. godine. Dva nova pluggable sučelja trenutno podržavaju 200Gb i 400Gb, vodeći u Ethernet aplikacijama.
Ova specifikacija podržava 8-lanena električna sučelja, a svaki kanal može prenositi 25Gb/ s NRZ ili 50Gb / sPAM4 modulirane signale. Ukupna propusnost svakog modula može doseći 200 Gb ili 400 Gb/s. Na standardnu 1RU ploču za pretvorbu može se ugraditi do 36 QSFP-DD konektora, a ukupna brzina protoka može doseći 14,4 Tb/s.
Molexov QSFF-DD interkonekcijski sustav ima 8-laneno električno sučelje koje može prenositi do 28Gb / s NRZ ili 56Gb / sPAM-4, a ukupna propusnost može doseći 200 ili 400Gb / s.
Novi QSFP-DD kavez kompatibilan je sa svim prethodnim QSFP modulima. Maksimalna snaga modula je do 12 vata.
Kavez koji podupire optički modul oslanja se na vanjski hladnjak. QSFP-DD pasivni kabeli mogu se protezati od 3 metra do 10 kilometara. OSFP priključak najnovije je oružje za primjene velike brzine u podatkovnom centru nove generacije.
OSFP konektori Amphenol ICC kompatibilni su s NRZ kanalom trake od 25 GB / s i 50G / lanenim kanalom PAM4 signalnim protokolima, koji omogućuju kabelima da osiguraju ukupnu propusnost od 200G i 400G za svaki sklop kabela.
OSFP je sličan QSFP-DD konektoru u performansama i obliku, ali postoje neke razlike. OSFP konektori su nešto širi i dublji od QSFP-a. U izgledu se može instalirati do 32 OSFP priključka. OSFP optički moduli mogu podržavati do 15 vata, dok QSFP-DD može podržati samo 12 vata. Hladnjak je integriran na OSFP modul. Oba sučelja mogu pružiti 8 kanala na 50Gb / s PAM4.
Objavljene su neke nove specifikacije sučelja kako bi se promicao razvoj koherentnog optičkog prijenosa od 400 Gb. Specifikacija 400ZR koju je razvio Optički forum za interoperabilnost (OIF) i objavljena 2020. definira zahtjeve za 120 kilometara dugu vezu od točke do točke 400G. OpenZR+ MSA daje specifikacije za brzinu prijenosa optičkih kabela 100G, 200G, 300G i 400G, duljine do 480 kilometara. Obje specifikacije definiraju zahtjeve QSFP-DD ili OSFP priključnog modula.
Očekuje se da će kanali od 400 Gb pružiti dovoljnu propusnost za podršku mrežnim zahtjevima, ali nedavne prognoze Ethernet Alliancea pokazuju da će se podatkovni promet znatno povećati u sljedećih pet godina. Stoga je IEEE pokrenuo istraživačku skupinu Ethernet kako bi utvrdio tehničku izvedivost, tržišni potencijal i vrijeme sljedeće iteracije Etherneta. Trenutno se razmatraju 800GbE i 1.6TbE. Google, Facebook, Microsoft, Intel, Cisco i Broadcom raspravljaju o modulaciji (PAM4, 6, 8), broju kanala i maksimalnoj propusnosti, potrebnom stupnju ispravljanja pogrešaka i upravljanju energijom / toplinom.
Prognoze pokazuju da će promet tržišnih podataka dosegnuti 51,2 Tb u 2022. godini, što će zahtijevati 800G optička sučelja.
Novi MSA s optičkim vlaknima od 800 G fokusira se na veze podatkovnog centra od 2 km i koristi signalizaciju na bazi PAM4 za uspostavljanje 8X100Gb i 4X200Gb vlakana pomoću QSFP112-DD ili OSFP32.
Dizajneri sustava suočavaju se s ravnotežom između povećanja propusnosti, integriteta signala, smanjenja snage, toplinskog upravljanja, povećane gustoće ulazne/ izlazne ploče itd., i naravno potrebe za smanjenjem troškova. Korištenje koherentne i optičke tehnologije multipleksiranja podjele valne duljine (DWDM) omogućit će ovu revoluciju.
Očekujemo da će zbog potražnje za većom propusnosti odgovarajući konektori dobiti brz rast. Eksplozivni rast mobilnih elektroničkih proizvoda, kontinuirano usvajanje usluga u oblaku, internet stvari, industrija 4.0, umjetna inteligencija i nove 5G mreže zahtijevat će kontinuiranu nadogradnju infrastrukture podatkovnih centara.
U budućnosti, nove tehnologije kao što je kolaborativna optika pakiranja mogu postati naprednija rješenja za brzi prijenos podataka. OIF je nedavno najavio uspostavu novog projekta za proučavanje primjene zajedničke zajedničke optike u podatkovnim centrima.
Poboljšana verzija pluggable I/O konektora zadovoljit će trenutne Ethernet potrebe od 40G/100Gb/s i buduće tehničke zahtjeve od 800 Gb i više.
