Tak-çıkar G/Ç konektörleri, mevcut 40G/100Gb/s Ethernet ve kablosuz EDR spesifikasyonlarından 800Gb ve daha yüksek sürümlere dönüşecektir.
Son 50 yılda, veri aktarım hızları önemli ölçüde arttı. Tek bir çip üzerinde milyarlarca transistör oluşturma yeteneği, hızı ve işlem gücünü katlanarak artırır. Veri girişi ve çıkışı, G/Ç konektörünün bağlantısına bağlıdır. G/Ç konektörleri sistemde önemli bir rol oynar. Veri akışının hızına ayak uyduramazlarsa ciddi darboğazlara neden olabilirler. Mühendis, G/Ç bağlantı noktasının yüksek hızlı iletim performansını sınırlamamasını sağlamalıdır.
Bileşenlerin, yüksek hızlı veri hızlarını destekleyebilmesinin yanı sıra, ürün tasarımı için esneklik sağlaması ve hızlı sistem yapılandırmasına veya yükseltmelerine olanak sağlaması gerekir. Aktif ve pasif kablolar ve optik fiberler için bir geçiş bileşeni olarak mükemmel performans çok çekicidir.
G/Ç paneli yoğunluğu, sistem tasarımında bir diğer önemli faktördür. Standart rafa monte ekipman, G/Ç konektörünün boyutunun 1RU (1,75" yüksek) kadar küçük olmasını, mümkün olduğunca az yer kaplamasını, kanal sayısını en üst düzeye çıkarmasını ve soğutma delikleri için alan sağlamasını gerektirir. Sistemi kapatmadan Arabirimi çekip takma özelliği özellikle ağ uygulamalarında önemlidir.
Farklı tedarikçiler arasında ürün uyumluluğunu veya ürün standardizasyonunu gerçekleştirmek teşvik edilmeye değer. Standartlaştırılmış takılabilir küçük boyutlu G/Ç konektörleri, uygun maliyetli bir çözüm sağlar.
Küçük tak-çıkar SFP ve QSFP dahil tak-çıkar G/Ç arabirimleri, sürekli bir yinelemeli süreçten geçmiştir ve performans ve panel yoğunluğu sürekli olarak yükseltilmiştir. Genellikle modülle yapılandırılmış, sabitleme çerçevesinin PCB'sine kurulurlar ve yüksek hızlı, çalışırken değiştirilebilir performansa sahiptirler. Bu modüler konsept, mühendislerin doğrudan bağlı bakır kabloları, aktif optik kabloları ve optik alıcı-vericileri değiştirmesine olanak tanır. Bu konektör, modül için mekanik sınırlama sağlar ve modül için ısı dağılımı ve radyo frekansı izolasyon performansı sağlar.
Bu konektörler, orijinal SFP'den en son çift yoğunluklu QSFP ve OSFP yapılandırmalarına kadar hızla küçük boyutlu tak-çıkar bir modüle dönüşmüştür.
SFP arayüzünün ilk elektriksel ve mekanik özellikleri 2001 yılında SFF Komitesi tarafından yayınlandı ve endüstri kullanıcıları ve konektör üreticilerinden oluşan Çok Kaynaklı Anlaşma Organizasyonu (MSA) aracılığıyla tanıtıldı. Gigabit Ethernet ve Fiber Kanaldaki ağ uygulamalarını desteklemek için kullanılır. Bu çalışırken değiştirilebilir modül, bakır ve fiber optik ortamlarda 1.0 Gb/s'ye kadar veri aktarım hızlarına olanak tanır. Orijinal SFP spesifikasyonu, geriye dönük uyumluluk korunurken 10 Gb/sn bant genişliği ile SFP+'ye yükseltildi. Sonraki yükseltmeler bant genişliğini 28 Gb/sn'ye çıkardı. SFP'nin en son sürümü, 50 Gb/sn Ethernet bağlantısı sağlamak için PAM4 modülasyonunu kullanan SFP56 optik alıcı-vericidir.
QSFP konektörleri daha da geliştirilecektir. QSFP, dört yüksek hızlı bakır kanal veya optik kanal sağlar. Yığılmış ve gruplanmış kafesler port yoğunluğunu arttırır.
QSFP'nin ilk derecelendirmesi 1Gb/s'dir. Yükseltme yoluyla, QSFP 4 kanallarının derecelendirmesi 10 Gb/sn olabilir ve toplam bant genişliği 40 Gb/sn olur. Dahili sinyal yolu uzunluğunu, EMI ve PCB düzenini tasarlayarak, QSFP28 kanal hızı 25 Gb/sn kadar yüksek olabilir. QSFP56, 50Gb/s kanala ulaşabilir. Dört kanalın toplam bant genişliği 40Gb, 100Gb ve 200Gb Ethernet'i destekleyebilir.
400GbE spesifikasyonu 2017'de yayınlandı. Şu anda 200Gb ve 400Gb'yi destekleyen iki yeni takılabilir arabirim, Ethernet uygulamalarında öncülük ediyor.
Bu özellik 8 şeritli elektrik arabirimlerini destekler ve her kanal 25 Gb/sn NRZ veya 50 Gb/sPAM4 modülasyonlu sinyalleri iletebilir. Her modülün toplam bant genişliği 200Gb veya 400Gb/s'ye ulaşabilir. Standart 1RU dönüştürme paneline 36 adede kadar QSFP-DD konektörü takılabilir ve toplam akış hızı 14,4 Tb/s'ye ulaşabilir.
Molex'in QSFF-DD ara bağlantı sistemi, 28 Gb/sn NRZ veya 56 Gb/sPAM-4'e kadar iletim yapabilen 8 şeritli bir elektrik arabirimine sahiptir ve toplam bant genişliği 200 veya 400 Gb/s'ye ulaşabilir.
Yeni QSFP-DD kafesi, önceki tüm QSFP modülleriyle uyumludur. Modülün maksimum gücü 12 watt'a kadardır.
Optik modülü destekleyen kafes, harici bir ısı emiciye dayanır. QSFP-DD pasif kabloları 3 metreden 10 kilometreye kadar uzayabilir. OSFP konektörü, yeni nesil veri merkezindeki yüksek hızlı uygulamalar için en son silahtır.
Amphenol ICC'nin OSFP konektörleri, kabloların her bir kablo düzeneği için toplam 200G ve 400G bant genişliği sağlamasına izin veren 25Gb/sn şerit kanalı NRZ ve 50G/şerit kanalı PAM4 sinyal protokolleriyle uyumludur.
OSFP, performans ve şekil açısından QSFP-DD konektörüne benzer, ancak bazı farklılıklar vardır. OSFP konektörleri, QSFP'den biraz daha geniş ve daha derindir. Düzene 32 adede kadar OSFP bağlantı noktası kurulabilir. OSFP optik modülleri 15 watt'a kadar destekleyebilirken, QSFP-DD yalnızca 12 watt'ı destekleyebilir. Isı emici, OSFP modülüne entegre edilmiştir. Her iki arabirim de 50 Gb/sn PAM4'te 8 kanal sağlayabilir.
Tutarlı optik 400 Gb iletimin geliştirilmesini teşvik etmek için bazı yeni arayüz özellikleri yayınlandı. Optik Birlikte Çalışabilirlik Forumu (OIF) tarafından geliştirilen ve 2020'de yayınlanan 400ZR spesifikasyonu, 120 kilometre uzunluğunda bir noktadan noktaya 400G bağlantısı için gereksinimleri tanımlar. OpenZR+ MSA, uzunluğu 480 kilometreye kadar olan 100G, 200G, 300G ve 400G optik kabloların iletim hızı için spesifikasyonlar sağlar. Her iki özellik de QSFP-DD veya OSFP takılabilir alıcı-verici modülü gereksinimlerini tanımlar.
400 Gb kanalların ağ gereksinimlerini desteklemek için yeterli bant genişliği sağlaması bekleniyor, ancak Ethernet Alliance'ın son tahminleri, veri trafiğinin önümüzdeki beş yıl içinde önemli ölçüde artacağını gösteriyor. Bu nedenle, IEEE, bir sonraki Ethernet yinelemesinin teknik fizibilitesini, pazar potansiyelini ve zamanlamasını belirlemek için bir Ethernet araştırma grubu başlattı. Şu anda 800GbE ve 1.6TbE düşünülüyor. Google, Facebook, Microsoft, Intel, Cisco ve Broadcom, modülasyon (PAM4, 6, 8), kanal sayısı ve maksimum bant genişliği, gereken hata düzeltme derecesi ve güç/termal yönetimi hakkında tartışıyorlar.
Tahminler, piyasa veri trafiğinin 2022'de 51,2 Tb'ye ulaşacağını ve bunun 800G optik arayüzler gerektireceğini gösteriyor.
Yeni 800G optik fiber takılabilir MSA, 2 km'lik veri merkezi bağlantılarına odaklanır ve QSFP112-DD veya OSFP32 kullanarak 8X100Gb ve 4X200Gb fiber kanallar oluşturmak için PAM4 tabanlı sinyalleme kullanır.
Sistem tasarımcıları, bant genişliği artışı, sinyal bütünlüğü, güç azaltma, termal yönetim, artan giriş/çıkış paneli yoğunluğu vb. ve elbette maliyet düşürme ihtiyacı arasındaki dengeyle karşı karşıyadır. Tutarlı ve optik yoğun dalga boyu bölmeli çoğullama (DWDM) iletim teknolojisinin kullanılması bu devrimi mümkün kılacaktır.
Daha yüksek bant genişliği talebi nedeniyle ilgili konektörlerin hızlı bir büyüme elde etmesini bekliyoruz. Mobil elektronik ürünlerin patlayıcı büyümesi, bulut hizmetlerinin sürekli benimsenmesi, Nesnelerin İnterneti, Endüstri 4.0, yapay zeka ve ortaya çıkan 5G ağları, veri merkezi altyapısının sürekli olarak yükseltilmesini gerektirecektir.
Gelecekte, işbirlikçi paketleme optikleri gibi gelişen teknolojiler, yüksek hızlı veri iletimi için daha gelişmiş çözümler haline gelebilir. OIF kısa süre önce, veri merkezlerinde ortak paketlenmiş optiklerin uygulanmasını incelemek için yeni bir projenin kurulduğunu duyurdu.
Takılabilir I/O konektörünün geliştirilmiş versiyonu, mevcut 40G/100Gb/s Ethernet ihtiyaçlarını ve 800Gb ve üzeri gelecekteki teknik gereksinimleri karşılayacaktır.
