اتصالات ورودی/خروجی قابل اتصال از مشخصات اترنت فعلی 40G/100Gb/s و EDR بی سیم به نسخه های 800 گیگابایت و بالاتر تبدیل می شود.
در 50 سال گذشته ، سرعت انتقال داده ها به میزان قابل توجهی افزایش یافته است. توانایی ایجاد میلیاردها ترانزیستور روی یک تراشه ، سرعت و قدرت پردازش را به صورت تصاعدی افزایش می دهد. ورودی و خروجی داده ها به اتصال رابط ورودی/خروجی بستگی دارد. اتصالات ورودی/خروجی نقش کلیدی در سیستم ایفا می کنند. اگر آنها با سرعت جریان داده ها همگام نباشند ، ممکن است باعث ایجاد تنگناهای جدی شوند. مهندس باید اطمینان حاصل کند که درگاه ورودی/خروجی عملکرد انتقال سریع را محدود نمی کند.
علاوه بر قابلیت پشتیبانی از سرعت بالای داده ها ، اجزای سازنده نیز باید انعطاف پذیری لازم را برای طراحی محصول ایجاد کنند که امکان پیکربندی سریع سیستم یا ارتقاء آن را فراهم می کند. به عنوان یک جزء ترانزیت برای کابل های فعال و غیرفعال و فیبرهای نوری ، عملکرد عالی بسیار جذاب است.
تراکم پنل ورودی/خروجی یکی دیگر از عوامل کلیدی در طراحی سیستم است. تجهیزات استاندارد نصب شده روی رک مستلزم اندازه اتصال ورودی/خروجی به اندازه 1RU (1.75&؛ زیاد) است ، تا آنجا که ممکن است فضای کمی را اشغال کرده ، تعداد کانال ها را حداکثر کرده و فضایی را برای دریچه های خنک کننده فراهم می کند. بدون خاموش کردن سیستم توانایی کشیدن و وصل کردن رابط کاربری در برنامه های شبکه از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
ارزش تشویق برای درک سازگاری محصول یا استانداردسازی محصول بین تامین کنندگان مختلف است. اتصالات ورودی/خروجی اندازه کوچک استاندارد ، راه حل مقرون به صرفه ای را ارائه می دهند.
رابط های ورودی/خروجی قابل اتصال ، از جمله SFP و QSFP قابل اتصال کوچک ، یک فرایند تکراری مداوم را پشت سر گذاشته اند و عملکرد و تراکم پنل به طور مداوم ارتقا یافته است. آنها معمولاً روی PCB قاب ثابت نصب می شوند ، با ماژول پیکربندی شده اند و عملکردی با سرعت بالا و قابلیت تعویض داغ دارند. این مفهوم مدولار به مهندسان اجازه می دهد تا کابل های مسی متصل مستقیم ، کابل های نوری فعال و فرستنده های نوری را با یکدیگر عوض کنند. این اتصال محفظه مکانیکی را برای ماژول فراهم می کند و باعث اتلاف گرما و عملکرد جداسازی فرکانس رادیویی برای ماژول می شود.
این اتصالات به سرعت تبدیل به یک ماژول کوچک با قابلیت اتصال کوچک ، از SFP اصلی تا آخرین تنظیمات QSFP و OSFP با چگالی دوگانه شده اند.
اولین مشخصات الکتریکی و مکانیکی رابط SFP توسط کمیته SFF در سال 2001 منتشر شد و از طریق سازمان موافقت نامه چندمنظوره (MSA) متشکل از کاربران صنعت و سازندگان اتصال ارتقا یافت. برای پشتیبانی از برنامه های شبکه در Gigabit Ethernet و Fiber Channel استفاده می شود. این ماژول قابل تعویض داغ سرعت انتقال داده ها را تا 1.0 گیگابایت بر ثانیه در رسانه های مسی و فیبر نوری امکان پذیر می کند. مشخصات اصلی SFP با حفظ پهنای باند 10 گیگابیت بر ثانیه به SFP + ارتقا یافت و سازگاری با گذشته را حفظ کرد. ارتقاء بعدی پهنای باند را به 28 گیگابایت بر ثانیه افزایش داده است. آخرین نسخه SFP فرستنده گیرنده نوری SFP56 است که از مدولاسیون PAM4 برای ایجاد اتصال اترنت 50Gb/s استفاده می کند.
کانکتورهای QSFP توسعه بیشتری خواهند داشت. QSFP چهار کانال مسی یا کانال نوری با سرعت بالا ارائه می دهد. قفس های انباشته و گروه بندی تراکم بندر را افزایش می دهند.
رتبه اولیه QSFP 1 گیگابایت بر ثانیه است. از طریق ارتقا ، رتبه کانال های QSFP 4 می تواند 10 گیگابیت بر ثانیه و پهنای باند کل 40 گیگابیت بر ثانیه باشد. با طراحی طول مسیر سیگنال داخلی ، طرح EMI و PCB ، نرخ کانال QSFP28 می تواند تا 25 گیگابایت بر ثانیه باشد. QSFP56 می تواند به سرعت 50Gb/s برسد. پهنای باند کلی چهار کانال می تواند 40 گیگابایت ، 100 گیگابایت و 200 گیگابایت اترنت را پشتیبانی کند.
مشخصات 400GbE در سال 2017 منتشر شد. دو رابط pluggable جدید در حال حاضر از 200Gb و 400Gb پشتیبانی می کنند و در برنامه های اترنت پیشرو هستند.
این مشخصات از رابط های برق 8 خطی پشتیبانی می کند و هر کانال می تواند سیگنالهای مدوله شده 25Gb/s یا 50Gb/sPAM4 را منتقل کند. پهنای باند کل هر ماژول می تواند به 200Gb یا 400Gb/s برسد. حداکثر 36 کانکتور QSFP-DD را می توان بر روی پنل تبدیل استاندارد 1RU نصب کرد و کل جریان می تواند به 14.4 ترابایت بر ثانیه برسد.
سیستم اتصال QSFF-DD مولکس دارای رابط الکتریکی 8 خطی است که می تواند تا 28Gb/s NRZ یا 56Gb/sPAM-4 را منتقل کند و پهنای باند کل می تواند به 200 یا 400Gb/s برسد.
قفس جدید QSFP-DD با تمام ماژول های قبلی QSFP سازگار است. حداکثر قدرت ماژول تا 12 وات است.
قفسی که از ماژول نوری پشتیبانی می کند به یک هیت سینک خارجی متکی است. کابلهای غیرفعال QSFP-DD می توانند از 3 متر تا 10 کیلومتر امتداد داشته باشند. کانکتور OSFP جدیدترین سلاح برای برنامه های با سرعت بالا در مرکز داده نسل بعدی است.
اتصالات OSFP آمفنول ICC با پروتکل های سیگنال NRZ کانال 25Gb/s و کانال PAM4 کانال 50G/lane سازگار است ، که به کابل ها اجازه می دهد پهنای باند کل 200G و 400G را برای هر مجموعه کابل ارائه دهند.
OSFP از نظر عملکرد و شکل شبیه به کانکتور QSFP-DD است ، اما تفاوت هایی نیز وجود دارد. اتصالات OSFP کمی گسترده تر و عمیق تر از QSFP هستند. حداکثر 32 پورت OSFP را می توان در طرح نصب کرد. ماژول های نوری OSFP می توانند تا 15 وات را پشتیبانی کنند ، در حالی که QSFP-DD فقط می تواند 12 وات را پشتیبانی کند. هیت سینک روی ماژول OSFP یکپارچه شده است. هر دو رابط می توانند 8 کانال با سرعت 50Gb/s PAM4 ارائه دهند.
برخی از مشخصات رابط جدید برای ترویج توسعه انتقال نوری منسجم 400 گیگابایت منتشر شده است. مشخصات 400ZR که توسط انجمن همکاری بینایی نوری (OIF) توسعه یافته و در سال 2020 منتشر شد ، الزامات یک اتصال نقطه به نقطه 400G به طول 120 کیلومتر را تعیین می کند. OpenZR + MSA مشخصات نرخ انتقال کابل های نوری 100G ، 200G ، 300G و 400G را با طول حداکثر 480 کیلومتر ارائه می دهد. هر دو مشخصات الزامات ماژول فرستنده گیرنده QSFP-DD یا OSFP را تعریف می کنند.
انتظار می رود که کانال های 400 گیگابایت پهنای باند کافی را برای پشتیبانی از الزامات شبکه فراهم کنند ، اما پیش بینی های اخیر اتحاد اترنت نشان می دهد که ترافیک داده ها در پنج سال آینده به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. بنابراین ، IEEE یک گروه تحقیقاتی اترنت را برای تعیین امکان فنی ، پتانسیل بازار و زمان تکرار بعدی اترنت راه اندازی کرد. در حال حاضر ، 800GbE و 1.6TbE در نظر گرفته شده است. گوگل ، فیس بوک ، مایکروسافت ، اینتل ، سیسکو و برادکام در مورد مدولاسیون (PAM4 ، 6 ، 8) ، تعداد کانال ها و حداکثر پهنای باند ، میزان تصحیح خطا و مدیریت توان/حرارت بحث می کنند.
پیش بینی ها نشان می دهد که ترافیک داده های بازار در سال 2022 به 51.2 ترابایت می رسد که به رابط های نوری 800G نیاز دارد.
MSA فیبر نوری جدید قابل اتصال MSA بر اتصالات مرکز داده 2 کیلومتری تمرکز دارد و از سیگنالینگ مبتنی بر PAM4 برای ایجاد کانال های فیبر 8X100Gb و 4X200Gb با استفاده از QSFP112-DD یا OSFP32 استفاده می کند.
طراحان سیستم با تعادل بین افزایش پهنای باند ، یکپارچگی سیگنال ، کاهش توان ، مدیریت حرارتی ، افزایش تراکم پنل ورودی/خروجی و غیره و البته نیاز به کاهش هزینه روبرو هستند. استفاده از فناوری انتقال منسجم و نوری متراکم تقسیم طول موج (DWDM) این انقلاب را ممکن می سازد.
ما انتظار داریم که با توجه به تقاضا برای پهنای باند بیشتر ، اتصالات مربوطه رشد سریعی پیدا کنند. رشد انفجاری محصولات الکترونیکی تلفن همراه ، تداوم استفاده از خدمات ابری ، اینترنت اشیاء ، صنعت 4.0 ، هوش مصنوعی و ظهور شبکه های 5G مستلزم ارتقاء مداوم زیرساخت های مرکز داده است.
در آینده ، فناوریهای نوظهور مانند اپتیک بسته بندی مشارکتی ممکن است به راه حل های پیشرفته تری برای انتقال سریع داده تبدیل شوند. OIF اخیراً از تاسیس یک پروژه جدید برای مطالعه کاربرد اپتیک مشترک بسته بندی شده در مراکز داده خبر داد.
نسخه پیشرفته اتصال دهنده ورودی/خروجی pluggable نیازهای اترنت فعلی 40G/100Gb/s و الزامات فنی آینده 800 گیگابایت و بالاتر را برآورده می کند.
