Priključni I/O konektori će evoluirati od trenutnih 40G/100Gb/s Ethernet i bežičnih EDR specifikacija do 800Gb i viših verzija.
U posljednjih 50 godina, brzina prijenosa podataka značajno se povećala. Sposobnost stvaranja milijardi tranzistora na jednom čipu povećava brzinu i snagu obrade eksponencijalno. Unos i izlaz podataka ovise o spoju I/O konektora. I/O konektori igraju ključnu ulogu u sistemu. Ako ne prate brzinu protoka podataka, mogu uzrokovati ozbiljna uska grla. Inženjer mora osigurati da I/O port ne ograničava performanse prijenosa velike brzine.
Osim što mogu podržati velike brzine prijenosa podataka, komponente također moraju pružiti fleksibilnost u dizajnu proizvoda, omogućavajući brzu konfiguraciju sistema ili nadogradnju. Kao tranzitna komponenta za aktivne i pasivne kabele i optička vlakna, izvrsne performanse su vrlo atraktivne.
Gustoća I/O ploče je još jedan ključni faktor u dizajnu sistema. Standardna oprema ugrađena u stalak zahtijeva da veličina I/O konektora bude najmanje 1RU (1,75 &; visoko), zauzima što je moguće manje prostora, maksimizira broj kanala i osigurava prostor za ventilacijske otvore. Bez gašenja sistema Sposobnost povlačenja i priključivanja interfejsa posebno je važna u mrežnim aplikacijama.
Vrijedno je ohrabriti spoznati kompatibilnost proizvoda ili standardizaciju proizvoda između različitih dobavljača. Standardizirani priključni I/O konektori male veličine pružaju isplativo rješenje.
Uključivi I/O interfejsi, uključujući male priključne SFP i QSFP, prošli su kroz kontinuirani iterativni proces, a performanse i gustoća panela su se stalno nadograđivali. Obično se instaliraju na tiskanu ploču okvira za pričvršćivanje, konfiguriraju s modulom i imaju performanse velike brzine koje se mogu mijenjati. Ovaj modularni koncept omogućava inženjerima da razmjenjuju direktno povezane bakrene kablove, aktivne optičke kablove i optičke primopredajnike. Ovaj konektor osigurava mehaničko zatvaranje modula i osigurava performanse rasipanja topline i izolacije radiofrekvencije za modul.
Ovi konektori brzo su se razvili u priključni modul male veličine, od originalnog SFP-a do najnovijih QSFP i OSFP konfiguracija dvostruke gustoće.
Prve električne i mehaničke specifikacije SFP sučelja objavio je Komitet SFF-a 2001. godine i promovirao ih je preko Multi-Source Agreement Organization (MSA) sastavljenu od korisnika industrije i proizvođača konektora. Koristi se za podršku mrežnim aplikacijama u Gigabit Ethernet i Fibre Channel. Ovaj modul koji se može zamijeniti vrućom mogućnošću omogućava prijenos podataka do 1,0 Gb/s u bakrenim i optičkim medijima. Originalna SFP specifikacija je nadograđena na SFP + sa propusnim opsegom od 10 Gb/s uz zadržavanje kompatibilnosti sa prethodnim verzijama. Naknadne nadogradnje povećale su propusnost na 28Gb/s. Najnovija verzija SFP -a je optički primopredajnik SFP56, koji koristi PAM4 modulaciju za osiguravanje 50Gb/s Ethernet veze.
QSFP konektori će se dalje razvijati. QSFP nudi četiri bakrena kanala velike brzine ili optičke kanale. Naslagani i grupisani kavezi povećavaju gustoću luka.
Početna ocjena QSFP -a je 1 Gb/s. Kroz nadogradnju, ocjena QSFP 4 kanala može biti 10 Gb/s, a ukupna širina pojasa je 40 Gb/s. Dizajniranjem dužine unutrašnje staze signala, EMI i rasporeda PCB -a, brzina kanala QSFP28 može biti čak 25 Gb/s. QSFP56 može doseći kanal od 50 Gb/s. Ukupna propusnost četiri kanala može podržati 40Gb, 100Gb i 200Gb Ethernet.
Specifikacija 400GbE objavljena je 2017. Dva nova priključna interfejsa trenutno podržavaju 200Gb i 400Gb, vodeći u Ethernet aplikacijama.
Ova specifikacija podržava 8-tračne električne interfejse, a svaki kanal može prenositi 25Gb/s NRZ ili 50Gb/sPAM4 modulirane signale. Ukupna širina pojasa svakog modula može doseći 200Gb ili 400Gb/s. Do 36 QSFP-DD konektora može se instalirati na standardnu 1RU konverzijsku ploču, a ukupna brzina protoka može doseći 14,4Tb/s.
Molex-ov QSFF-DD sistem za međusobno povezivanje ima 8-tračni električni interfejs koji može prenositi do 28Gb/s NRZ ili 56Gb/sPAM-4, a ukupna propusnost može doseći 200 ili 400Gb/s.
Novi QSFP-DD kavez je kompatibilan sa svim prethodnim QSFP modulima. Maksimalna snaga modula je do 12 vati.
Kavez koji podržava optički modul oslanja se na vanjski hladnjak. QSFP-DD pasivni kabeli mogu se protezati od 3 metra do 10 kilometara. OSFP konektor najnovije je oružje za aplikacije velike brzine u podatkovnom centru nove generacije.
Amphenol ICC -ovi OSFP konektori kompatibilni su sa signalnim protokolima sa 25Gb/s tračnim kanalom NRZ i 50G/tračnim kanalom PAM4, koji omogućuju kablovima da osiguraju ukupnu propusnost od 200G i 400G za svaki sklop kabela.
OSFP je sličan QSFP-DD konektoru po performansama i obliku, ali postoje neke razlike. OSFP konektori su nešto širi i dublji od QSFP -a. U rasporedu se mogu instalirati do 32 OSFP porta. Optički moduli OSFP mogu podržati do 15 vati, dok QSFP-DD može podržati samo 12 vati. Hladnjak je integriran u OSFP modul. Oba sučelja mogu osigurati 8 kanala pri 50Gb/s PAM4.
Objavljene su neke nove specifikacije sučelja koje promiču razvoj koherentnog optičkog prijenosa od 400 Gb. Specifikacija 400ZR koju je razvio Forum za optičku interoperabilnost (OIF) i koja je objavljena 2020. definira zahtjeve za vezu od točke do točke 400G dugačku 120 kilometara. OpenZR + MSA pruža specifikacije za brzinu prijenosa optičkih kabela 100G, 200G, 300G i 400G, dužine do 480 kilometara. Obje specifikacije definiraju zahtjeve za modul primopredajnika koji se može priključiti na QSFP-DD ili OSFP.
Očekuje se da će kanali od 400 Gb pružiti dovoljnu propusnost za potrebe mrežnih zahtjeva, ali nedavne prognoze Ethernet Alijanse pokazuju da će se promet podataka značajno povećati u sljedećih pet godina. Stoga je IEEE pokrenuo istraživačku grupu za Ethernet kako bi utvrdio tehničku izvodljivost, tržišni potencijal i vrijeme sljedeće iteracije Etherneta. Trenutno se razmatra 800GbE i 1.6TbE. Google, Facebook, Microsoft, Intel, Cisco i Broadcom raspravljaju o modulaciji (PAM4, 6, 8), broju kanala i maksimalnoj propusnosti, potrebnom stepenu ispravke grešaka i upravljanju napajanjem/toplinom.
Prognoze pokazuju da će promet podataka na tržištu dostići 51,2 Tb 2022. godine, što će zahtijevati optička sučelja od 800G.
Novi MSA sa optičkim vlaknima od 800G koji se može priključiti fokusira se na 2 km podatkovne veze i koristi signalizaciju zasnovanu na PAM4 za uspostavljanje optičkih kanala 8X100Gb i 4X200Gb koristeći QSFP112-DD ili OSFP32.
Dizajneri sistema suočavaju se s ravnotežom između povećanja propusnosti, integriteta signala, smanjenja snage, upravljanja toplinom, povećane gustoće ulazno/izlazne ploče itd., I naravno potrebe za smanjenjem troškova. Upotreba koherentne i optičke tehnologije prenosa multipleksiranja s gustom talasnom dužinom (DWDM) omogućit će ovu revoluciju.
Očekujemo da će zbog potražnje za većom propusnošću odgovarajući konektori dobiti brz rast. Eksplozivni rast mobilnih elektroničkih proizvoda, kontinuirano usvajanje cloud usluga, Interneta stvari, Industrije 4.0, umjetne inteligencije i novih 5G mreža zahtijevat će stalnu nadogradnju infrastrukture podatkovnih centara.
U budućnosti, tehnologije u nastajanju, poput kolaborativne optike za pakiranje, mogle bi postati naprednija rješenja za brzi prijenos podataka. OIF je nedavno najavio osnivanje novog projekta za proučavanje primjene zajedničke upakovane optike u centrima podataka.
Poboljšana verzija priključnog I/O konektora zadovoljit će trenutne Ethernet potrebe 40G/100Gb/s i buduće tehničke zahtjeve od 800Gb i više.
