Priključni V/I konektorji se bodo razvili iz trenutnih specifikacij Ethernet in brezžičnega EDR 40G/100Gb/s v 800Gb in novejše različice.
Hitrost prenosa podatkov se je v zadnjih 50 letih znatno povečala. Sposobnost ustvarjanja milijard tranzistorjev na enem čipu poveča hitrost in moč obdelave eksponentno. Vnos in izhod podatkov je odvisen od povezave V/I konektorja. Vhodno/izhodni priključki igrajo ključno vlogo v sistemu. Če ne sledijo hitrosti pretoka podatkov, lahko povzročijo resna ozka grla. Inženir mora zagotoviti, da V/I vrata ne omejujejo zmogljivosti prenosa pri visokih hitrostih.
Poleg tega, da lahko podpirajo visoke hitrosti prenosa podatkov, morajo komponente zagotoviti tudi prilagodljivost pri oblikovanju izdelkov, kar omogoča hitro konfiguracijo sistema ali nadgradnjo. Kot tranzitna komponenta za aktivne in pasivne kable ter optična vlakna je odlična zmogljivost zelo privlačna.
Gostota V/I plošče je še en ključni dejavnik pri načrtovanju sistema. Standardna oprema, vgrajena v stojalo, zahteva, da je velikost V/I konektorja najmanj 1RU (1,75" visoka), da zasede čim manj prostora, poveča število kanalov in zagotovi prostor za hladilne odprtine. Brez zaustavitve sistema Možnost vlečenja in priklopa vmesnika je še posebej pomembna v omrežnih aplikacijah.
Spodbujati je treba spoznanje združljivosti ali standardizacije izdelkov med različnimi dobavitelji. Standardizirani priključni V/I konektorji majhne velikosti so stroškovno učinkovita rešitev.
Vmesniki V/I, ki jih je mogoče priključiti, vključno z majhnimi priključljivimi SFP in QSFP, so šli skozi neprekinjen iteracijski proces, zmogljivost in gostota plošč pa sta se nenehno nadgrajevala. Običajno so nameščeni na tiskanem vezju pritrdilnega okvirja, konfigurirani z modulom in imajo visoke hitrosti, ki jih je mogoče zamenjati z vročo menjavo. Ta modularni koncept omogoča inženirjem izmenjavo neposredno povezanih bakrenih kablov, aktivnih optičnih kablov in optičnih oddajnikov. Ta priključek zagotavlja mehansko omejitev za modul ter zagotavlja odvajanje toplote in izolacijo radijske frekvence za modul.
Ti priključki so se hitro razvili v priključni modul majhne velikosti, od prvotnega SFP do najnovejših konfiguracij QSFP in OSFP z dvojno gostoto.
Prve električne in mehanske specifikacije vmesnika SFP je objavil odbor SFF leta 2001 in jih promoviral prek Organizacije za več virov (MSA), ki jo sestavljajo uporabniki v industriji in proizvajalci priključkov. Uporablja se za podporo omrežnim aplikacijam v Gigabitnem Ethernetu in optičnem kanalu. Ta modul z vročo zamenjavo omogoča prenos podatkov do 1,0 Gb/s v medijih iz bakra in optičnih vlaken. Prvotna specifikacija SFP je bila nadgrajena na SFP + s pasovno širino 10 Gb/s, hkrati pa ohranila združljivost za nazaj. Kasnejše nadgradnje so pasovno širino povečale na 28 Gb/s. Najnovejša različica SFP je optični oddajnik SFP56, ki uporablja modulacijo PAM4 za zagotavljanje 50Gb/s Ethernetne povezave.
Priključki QSFP se bodo še razvijali. QSFP ponuja štiri hitre bakrene kanale ali optične kanale. Zložene in združene kletke povečajo gostoto pristanišč.
Začetna ocena QSFP je 1 Gb/s. Z nadgradnjo je lahko ocena kanalov QSFP 4 10 Gb/s, skupna pasovna širina pa 40 Gb/s. Z oblikovanjem dolžine notranje signalne poti, EMI in postavitve tiskanega vezja je lahko hitrost kanala QSFP28 do 25 Gb/s. QSFP56 lahko doseže 50 Gb/s kanala. Skupna pasovna širina štirih kanalov lahko podpira 40Gb, 100Gb in 200Gb Ethernet.
Specifikacija 400GbE je bila izdana leta 2017. Dva nova vmesnika, ki ju je mogoče priključiti, trenutno podpirata 200Gb in 400Gb, ki vodita v aplikacijah Ethernet.
Ta specifikacija podpira 8-pasovne električne vmesnike in vsak kanal lahko prenaša 25Gb/s modulirane signale NRZ ali 50Gb/sPAM4. Skupna pasovna širina vsakega modula lahko doseže 200Gb ali 400Gb/s. Na standardno pretvorniško ploščo 1RU je mogoče namestiti do 36 priključkov QSFP-DD, skupni pretok pa lahko doseže 14,4 Tb/s.
Molexov sistem medsebojne povezave QSFF-DD ima 8-pasovni električni vmesnik, ki lahko prenaša do 28 Gb/s NRZ ali 56 Gb/sPAM-4, skupna pasovna širina pa lahko doseže 200 ali 400 Gb/s.
Nova kletka QSFP-DD je združljiva z vsemi prejšnjimi moduli QSFP. Največja moč modula je do 12 vatov.
Kletka, ki podpira optični modul, temelji na zunanjem hladilniku. Pasivni kabli QSFP-DD se lahko raztezajo od 3 metrov do 10 kilometrov. Priključek OSFP je najnovejše orožje za hitre aplikacije v podatkovnem centru naslednje generacije.
Priključki OSFP IChenol ICC so združljivi s signalnimi protokoli 25Gb/s pasovnega kanala NRZ in 50G/pasovnega kanala PAM4, ki kablom omogočajo skupno pasovno širino 200G in 400G za vsak sklop kablov.
OSFP je po zmogljivosti in obliki podoben priključku QSFP-DD, vendar obstajajo nekatere razlike. Priključki OSFP so nekoliko širši in globlji od QSFP. V postavitvi je mogoče namestiti do 32 vrat OSFP. Optični moduli OSFP lahko podpirajo do 15 vatov, QSFP-DD pa lahko podpira le 12 vatov. Hladilnik je vgrajen v modul OSFP. Oba vmesnika lahko zagotavljata 8 kanalov pri 50 Gb/s PAM4.
Objavljene so bile nekatere nove specifikacije vmesnika, ki spodbujajo razvoj koherentnega optičnega prenosa 400 Gb. Specifikacija 400ZR, ki jo je razvil Forum za optično interoperabilnost (OIF) in izšla leta 2020, opredeljuje zahteve za 120 kilometrov dolgo povezavo 400G od točke do točke. OpenZR + MSA vsebuje specifikacije za hitrost prenosa optičnih kablov 100G, 200G, 300G in 400G, dolžine do 480 kilometrov. Obe specifikaciji določata zahteve za modul oddajnika QSFP-DD ali OSFP, ki ga je mogoče priključiti.
Pričakuje se, da bodo kanali 400 Gb zagotovili dovolj pasovne širine za podporo omrežnim zahtevam, vendar nedavne napovedi družbe Ethernet Alliance kažejo, da se bo podatkovni promet v naslednjih petih letih znatno povečal. Zato je IEEE ustanovil raziskovalno skupino za Ethernet, da bi ugotovil tehnično izvedljivost, tržni potencial in čas naslednje ponovitve Etherneta. Trenutno razmišljamo o 800GbE in 1.6TbE. Google, Facebook, Microsoft, Intel, Cisco in Broadcom se prepirajo glede modulacije (PAM4, 6, 8), števila kanalov in največje pasovne širine, potrebne stopnje popravka napak ter upravljanja porabe/toplote.
Napovedi kažejo, da bo promet tržnih podatkov leta 2022 dosegel 51,2 Tb, kar bo zahtevalo optične vmesnike 800G.
Novi priključni MSA z optičnimi vlakni 800G se osredotoča na 2 km podatkovne povezave in uporablja signalizacijo na osnovi PAM4 za vzpostavitev optičnih kanalov 8X100Gb in 4X200Gb z uporabo QSFP112-DD ali OSFP32.
Oblikovalci sistemov se soočajo z ravnotežjem med povečanjem pasovne širine, integriteto signala, zmanjšanjem moči, toplotnim upravljanjem, povečano gostoto vhodno/izhodne plošče itd. In seveda potrebo po znižanju stroškov. Ta kolobar bo omogočil uporaba koherentne in optično prepustne tehnologije multipleksiranja z delitvijo valovnih dolžin (DWDM).
Pričakujemo, da bodo zaradi povpraševanja po večji pasovni širini ustrezni konektorji hitro rasli. Eksplozivna rast mobilnih elektronskih izdelkov, nenehno sprejemanje storitev v oblaku, internet stvari, industrija 4.0, umetna inteligenca in nastajajoča omrežja 5G bodo zahtevale nenehne nadgradnje infrastrukture podatkovnih centrov.
V prihodnosti bi lahko nastajajoče tehnologije, kot je opcijska embalažna optika, postale naprednejše rešitve za hiter prenos podatkov. OIF je pred kratkim napovedal ustanovitev novega projekta za proučevanje uporabe skupne zapakirane optike v podatkovnih centrih.
Izboljšana različica priključnega V/I priključka bo ustrezala trenutnim potrebam 40G/100Gb/s Ethernet in prihodnjim tehničnim zahtevam 800Gb in več.
