Module quang là gì? Phân loại các dòng module quang.

Module quang là gì?

Module quang hay còn gọi là Transceiver hay Small Form-factor Pluggable ( SFP ) là định dạng mô-đun giao diện mạng nhỏ gọn, có thể cắm nóng được sử dụng cho cả ứng dụng viễn thông và truyền thông dữ liệu . Giao diện SFP trên phần cứng mạng là khe cắm mô-đun cho bộ thu phát dành riêng cho phương tiện , chẳng hạn như cáp quang hoặc cáp đồng. ^[ 1 ] Ưu điểm của việc sử dụng SFP so với giao diện cố định (ví dụ: đầu nối mô-đun trong bộ chuyển mạch Ethernet ) là các cổng riêng lẻ có thể được trang bị các loại bộ thu phát khác nhau tùy theo yêu cầu, phần lớn bao gồm đầu cuối đường quang , card mạng , bộ chuyển mạch và bộ định tuyến .

Yếu tố hình thức và giao diện điện được chỉ định bởi một thỏa thuận đa nguồn (MSA) dưới sự bảo trợ của  Small Form Factor Committee. SFP đã thay thế bộ chuyển đổi giao diện gigabit lớn hơn (GBIC) trong hầu hết các ứng dụng và được một số nhà cung cấp gọi là Mini-GBIC . ^[ 3 ]

Các bộ thu phát SFP hiện có hỗ trợ mạng quang đồng bộ (SONET), Gigabit Ethernet , Fibre Channel , PON và các tiêu chuẩn truyền thông khác. Khi mới ra mắt, tốc độ điển hình là 1 Gbit/giây đối với Ethernet SFP và lên đến 4 Gbit/giây đối với các mô-đun Fibre Channel SFP. Năm 2006, thông số kỹ thuật SFP+ đã đưa tốc độ lên đến 10 Gbit/giây và phiên bản SFP28 sau đó , được giới thiệu vào năm 2014,  được thiết kế cho tốc độ 25 Gbit/giây. 

Một người anh em lớn hơn một chút là Quad Small Form-factor Pluggable ( QSFP ) bốn làn . Các làn bổ sung cho phép tốc độ gấp 4 lần SFP tương ứng của chúng. Vào năm 2014, biến thể QSFP28 đã được công bố cho phép tốc độ lên tới 100 Gbit/giây. Vào năm 2019, QSFP56 có liên quan chặt chẽ đã được chuẩn hóa. tăng gấp đôi tốc độ tối đa lên 200 Gbit/giây với các sản phẩm đã được bán từ các nhà cung cấp lớn. Có các bộ điều hợp giá rẻ cho phép đặt bộ thu phát SFP vào cổng QSFP.

Cả SFP-DD, cho phép 100 Gbit/giây trên hai làn, cũng như thông số kỹ thuật QSFP-DD cho phép 400 Gbit/giây trên tám làn, đã được công bố. Chúng sử dụng một hệ số hình thức tương thích ngược trực tiếp với các thế hệ trước của chúng. 

Một người anh em lớn hơn nữa, OSFP (Octal Small Format Pluggable) có các sản phẩm được phát hành vào năm 2022 có khả năng liên kết 800 Gbit/giây giữa các thiết bị mạng. Đây là phiên bản lớn hơn một chút so với hệ số dạng QSFP cho phép công suất đầu ra lớn hơn. Tiêu chuẩn OSFP ban đầu được công bố vào năm 2016 với phiên bản 4.0 được phát hành vào năm 2021 cho phép 800 Gbit/giây qua 8 làn dữ liệu điện 100 Gbit/giây. Những người đề xuất cho biết một bộ điều hợp giá rẻ sẽ cho phép tương thích ngược với các mô-đun QSFP. 

Các loại SFP

Bộ thu phát SFP có nhiều thông số kỹ thuật của máy phát và máy thu, cho phép người dùng lựa chọn bộ thu phát phù hợp cho từng liên kết để cung cấp bởi cáp quang hay cáp đồng cần thiết trên loại phương tiện có sẵn (ví dụ: cáp đồng xoắn đôi hoặc cáp đồng trục đôi , cáp quang đa mode hoặc cáp quang đơn mode). Bộ thu phát cũng được chỉ định theo tốc độ truyền của chúng. Các mô-đun SFP thường có sẵn trong một số danh mục khác nhau.

Lưu ý rằng QSFP/QSFP+/QSFP28/QSFP56 được thiết kế để tương thích ngược về mặt điện với SFP/SFP+/SFP28 hoặc SFP56. Sử dụng bộ chuyển đổi đơn giản hoặc cáp trực tiếp đặc biệt, có thể kết nối các giao diện đó với nhau chỉ bằng một làn thay vì bốn làn như hệ số dạng QSFP/QSFP+/QSFP28/QSFP56 cung cấp. Điều tương tự cũng áp dụng cho hệ số dạng QSFP-DD với 8 làn có thể hoạt động ở mức hạ cấp xuống còn 4/2/1 làn.

• Sợi quang đa chế độ, đầu nối LC , có mã màu đen hoặc màu be
  • SX  – 850 nm, tối đa 550 m
• Sợi quang đa chế độ, đầu nối LC , có mã màu xanh lam
  • FX  – 1300 nm, cho khoảng cách lên tới 5 km.
  • LFX (tên tùy thuộc vào nhà sản xuất) – 1310 nm, cho khoảng cách lên tới 5 km.
• Sợi quang đơn mode, đầu nối LC, có mã màu xanh lam
  • LX  – 1310 nm, cho khoảng cách lên đến 10 km
  • EX  – 1310 nm, cho khoảng cách lên đến 40 km
• Sợi quang đơn mode, đầu nối LC, có mã màu xanh lá cây
  • ZX  – 1550 nm, cho khoảng cách lên tới 80 km, (tùy thuộc vào suy hao đường truyền sợi)
  • EZX  – 1550 nm, cho khoảng cách lên tới 160 km (tùy thuộc vào suy hao đường truyền sợi)
• Sợi quang đơn mode, đầu nối LC, hai chiều, có mã màu xanh và vàng
  • BX (tên chính thức là BX10 ) – 1550 nm/1310 nm, Bộ thu phát SFP hai chiều một sợi quang 100 Mbit, được ghép nối thành BX-U ( màu xanh lam ) và BX-D ( màu vàng ) cho liên kết lên và liên kết xuống tương ứng, cũng cho khoảng cách lên đến 10 km. Các biến thể của SFP hai chiều cũng được sản xuất với các phiên bản công suất truyền cao hơn với khả năng liên kết dài đến 40 km.
• Cáp xoắn đôi bằng đồng, đầu nối 8P8C (RJ-45)
  • 100BASE-TX  – cho khoảng cách lên tới 100m.

• Sợi quang đa mode 1 đến 1,25 Gbit/giây, đầu nối LC , có cần gạt màu đen hoặc màu be
  • SX  – 850 nm, tối đa 550 m ở 1,25 Gbit/giây (gigabit Ethernet). Các ứng dụng SFP đa chế độ khác hỗ trợ tốc độ thậm chí còn cao hơn ở khoảng cách ngắn hơn.
• Sợi quang đa mode  1 đến 1,25 Gbit/giây, đầu nối LC , màu cần gạt không được chuẩn hóa
  • SX+/MX/LSX/LX (tên tùy thuộc vào nhà sản xuất) – 1310 nm, cho khoảng cách lên đến 2 km. Không tương thích với SX hoặc 100BASE-FX. Dựa trên LX nhưng được thiết kế để hoạt động với sợi quang đa chế độ bằng cách sử dụng cáp vá đa chế độ tiêu chuẩn thay vì cáp điều chỉnh chế độ thường được sử dụng để điều chỉnh LX thành đa chế độ.
• Sợi quang đơn mode 1 đến 2,5 Gbit/giây, đầu nối LC, có cần gạt màu xanh lam
  • LX  – 1310 nm, cho khoảng cách lên đến 10 km (ban đầu, LX chỉ bao phủ 5 km và LX10 cho 10 km sau đó theo sau)
  • EX  – 1310 nm, cho khoảng cách lên đến 40 km
  • ZX  – 1550 nm, cho khoảng cách lên đến 80 km (tùy thuộc vào độ suy hao đường truyền sợi), với cần gạt chiết xuất màu xanh lá cây (xem GLC-ZX-SM1)
  • EZX  – 1550 nm, cho khoảng cách lên tới 160 km (tùy thuộc vào suy hao đường truyền sợi)
  • BX (tên chính thức là BX10 ) – 1490 nm/1310 nm, Bộ thu phát SFP Gigabit hai chiều sợi đơn, được ghép nối thành BX-U và BX-D cho liên kết lên và liên kết xuống tương ứng, cũng cho khoảng cách lên tới 10 km. Các biến thể của SFP hai chiều cũng được sản xuất, sử dụng 1550 nm theo một hướng và các phiên bản công suất truyền cao hơn với khả năng liên kết dài tới 80 km.
  • 1550 nm 40 km ( XD ), 80 km ( ZX ), 120 km ( EX hoặc EZX )
  • SFSW  – bộ thu phát một sợi quang một bước sóng, cho lưu lượng hai chiều trên một sợi quang. Kết hợp với CWDM, chúng tăng gấp đôi mật độ lưu lượng của các liên kết sợi quang.
  • Bộ thu phát phân chia bước sóng thô (CWDM) và bộ thu phát phân chia bước sóng dày đặc (DWDM) ở nhiều bước sóng khác nhau đạt được nhiều khoảng cách tối đa khác nhau. Bộ thu phát CWDM và DWDM thường hỗ trợ khoảng cách liên kết là 40, 80 và 120 km.
• SFP 1 Gbit/giây cho cáp xoắn đôi bằng đồng, đầu nối 8P8C (RJ-45)
  • 1000BASE-T  – các mô-đun này kết hợp mạch giao diện quan trọng để mã hóa lại Lớp phụ mã hóa vật lý và chỉ có thể được sử dụng cho Ethernet gigabit do mã dòng cụ thể. Chúng không tương thích với (hay đúng hơn là không có tương đương cho) Kênh sợi quang hoặc SONET. Không giống như hầu hết các cổng 1000BASE-T bằng đồng không phải SFP được tích hợp vào hầu hết các bộ định tuyến và bộ chuyển mạch, SFP 1000BASE-T thường không thể hoạt động ở tốc độ 100BASE-TX .
• Mặc dù không được đề cập trong bất kỳ tài liệu thông số kỹ thuật chính thức nào nhưng tốc độ dữ liệu tối đa của tiêu chuẩn SFP ban đầu là 5 Gbit/giây. Cuối cùng, tốc độ này được cả 4GFC Fibre Channel và DDR Infiniband sử dụng, đặc biệt là ở dạng QSFP bốn làn của nó.
• Trong những năm gần đây, các bộ thu phát SFP đã được tạo ra, cho phép tốc độ Ethernet 2,5 Gbit/giây và 5 Gbit/giây với SFP có 2,5GBASE-T và 5GBASE-T.

SFP + ( cắm được dạng nhỏ nâng cao ) là phiên bản nâng cao của SFP hỗ trợ tốc độ dữ liệu lên đến 16  Gbit/giây . Đặc điểm kỹ thuật SFP+ lần đầu tiên được công bố vào ngày 9 tháng 5 năm 2006 và phiên bản 4.1 được công bố vào ngày 6 tháng 7 năm 2009.  SFP+ hỗ trợ Kênh sợi quang 8 Gbit/giây , Ethernet 10 Gigabit và chuẩn Mạng truyền tải quang OTU2. Đây là định dạng công nghiệp phổ biến được nhiều nhà cung cấp thành phần mạng hỗ trợ. Mặc dù chuẩn SFP+ không đề cập đến Kênh sợi quang 16 Gbit/giây, nhưng vẫn có thể sử dụng ở tốc độ này. Bên cạnh tốc độ dữ liệu, sự khác biệt chính giữa Kênh sợi quang 8 và 16 Gbit/giây là phương pháp mã hóa. Mã hóa 64b/66b được sử dụng cho 16 Gbit/giây là cơ chế mã hóa hiệu quả hơn 8b/10b được sử dụng cho 8 Gbit/giây và cho phép tốc độ dữ liệu tăng gấp đôi mà không cần tăng gấp đôi tốc độ đường truyền. 16GFC thực sự không sử dụng tín hiệu 16 Gbit/giây ở bất kỳ đâu. Nó sử dụng tốc độ đường truyền 14,025 Gbit/giây để đạt được thông lượng gấp đôi 8GFC.

SFP+ cũng giới thiệu tính năng gắn trực tiếp để kết nối hai cổng SFP+ mà không cần bộ thu phát chuyên dụng. Cáp gắn trực tiếp (DAC) có các biến thể thụ động (lên đến 7 m), chủ động (lên đến 15 m) và quang chủ động (AOC, lên đến 100 m).

Các mô-đun SFP+ 10 Gbit/giây có kích thước chính xác giống như các SFP thông thường, cho phép nhà sản xuất thiết bị tái sử dụng các thiết kế vật lý hiện có cho các công tắc 24 và 48 cổng và các thẻ dòng mô-đun . So với các mô-đun XENPAK hoặc XFP trước đó , các mô-đun SFP+ để lại nhiều mạch hơn để triển khai trên bo mạch chủ thay vì bên trong mô-đun.  Thông qua việc sử dụng bộ điều hợp điện tử chủ động, các mô-đun SFP+ có thể được sử dụng trong các thiết bị cũ hơn có cổng XENPAK và cổng X2

Các mô-đun SFP+ có thể được mô tả là loại giới hạn hoặc tuyến tính ; điều này mô tả chức năng của thiết bị điện tử tích hợp. Các mô-đun SFP+ giới hạn bao gồm bộ khuếch đại tín hiệu để định hình lại tín hiệu đã nhận (bị suy giảm) trong khi các mô-đun tuyến tính thì không. Các mô-đun tuyến tính chủ yếu được sử dụng với các tiêu chuẩn băng thông thấp như 10GBASE-LRM ; nếu không, các mô-đun giới hạn được ưu tiên.

SFP28 là giao diện 25 Gbit/giây phát triển từ giao diện Ethernet 100 Gigabit thường được triển khai với 4 làn dữ liệu 25 Gbit/giây. Giống hệt về kích thước cơ học với SFP và SFP+, SFP28 triển khai một làn 28 Gbit/giây chứa 25 Gbit/giây dữ liệu với chi phí mã hóa.

Các mô-đun SFP28 hiện có hỗ trợ kết nối sợi quang đơn hoặc đa chế độ , cáp quang chủ động và cáp đồng gắn trực tiếp.

Thiết bị cắm được dạng nhỏ gọn ( cSFP ) là phiên bản của SFP có cùng dạng cơ học cho phép hai kênh song hướng độc lập trên mỗi cổng. Nó được sử dụng chủ yếu để tăng mật độ cổng và giảm mức sử dụng sợi trên mỗi cổng.

Thỏa thuận đa nguồn mật độ kép cắm được dạng nhỏ ( SFP-DD ) là một tiêu chuẩn được công bố vào năm 2019 để tăng gấp đôi mật độ cổng. Theo trang web MSA SFD-DD: “Thiết bị mạng dựa trên SFP-DD sẽ hỗ trợ các mô-đun và cáp SFP cũ và các sản phẩm mật độ kép mới.”  SFP-DD sử dụng hai làn để truyền.

Hiện tại, các tốc độ sau đây được xác định:

• SFP112:100 Gbit/giây sử dụng PAM4 trên một cặp đơn (không phải mật độ gấp đôi)
• SFP-DD:100 Gbit/giây sử dụng PAM4 và50 Gbit/giây sử dụng NRZ
• SFP-DD112:200 Gbit/giây sử dụng PAM4
• QSFP112:400 Gbit/giây (4 ×112 Gbit/giây ) 
• QSFP-DD:400 Gbit/giây /200 Gbit/giây (8 ×50 Gbit/giây và 8 ×25 Gbit/giây )
• QSFP-DD800 (trước đây là QSFP-DD112):800 Gbit/giây (8 ×112 Gbit/giây )
• QSFP-DD1600 (Bản thảo)1,6 Tbit/giây 

#2: Sự hình thành và phát triển

—————————————————–

Module quang (Transcerver) được hình thành và phát triển theo dòng chảy của công nghệ. Ngày trước khi công nghệ đồng vẫn còn được sử dụng người ta chỉ cần dùng các đầu RJ45+ cat5,6 để kết nối các thiết bị mạng với nhau. Ngày nay, công nghệ đồng không còn đáp ứng được nhu cầu sử dụng của con người nữa. Công nghệ quang ra đời và phát triển dần thay thế công nghệ đồng. Công nghệ quang giúp con người giải quyết nhu cầu sử dụng internet tốc độ cao của mình, nhưng nó kéo theo một vấn đề kết nối giữa dây quang với các cổng uplinks và downlink của các thiết bị mạng, vì vậy SFP ra đời để giải quyết vấn đề này.

Hình 1: Sơ đồ kết nối module quang

#3: Phải chăng SFP nào cũng như nhau?

——————————————————————

Câu trả lời là không. Có 3 cách phân loại SFP:

1. Dùng loại cáp quang: multi mode hay single mode
2. Theo tốc độ: 1.25Gbs (SFP), 10Gbs (SFP+, XFP), 16G, 25G (SFP25), QSFP 40G hay QSFP 100G
3. Theo số lượng dây quang: 1 sợi hay 2 sợi

Hiện nay, khoảng cách tối đa mà Module SFP có thể hỗ trợ là 160Km và đa số module quang đều hỗ trợ chức năng DDM (Chức năng chuẩn đoán, giám sát trong đó cung cấp cho người dùng với các thông tin quan trọng liên quan đến tình trạng của các tín hiệu truyền và nhận. Cách tiếp cận này cho phép người dùng cô lập các lỗi tốt hơn và phát hiện lỗi.)

>> Xem thêm các sản phẩm: Module quang SFP-10G-SR, module quang SFP-10G-LR

Trên đây là một vài kiến thức cơ bản về module quang. Để tìm hiểu rõ hơn về SFP mời các bạn:

comment bên dưới hoặc gửi tin nhắn cho chúng tôi