Wat is een optische transceiver? · Transceivers en vormfactoren · Optische transceivers en kabels · Documentatie · CodingBox
CodingBox Documentatie

Wat is een optische transceiver?

Een optische transceiver (zender + ontvanger) is een compacte, hot-pluggable module die zich tussen een netwerkapparaat en een optische glasvezel bevindt. Aan de ene kant accepteert hij elektrische signalen van de switch-, router-, server- of opslagpoort; aan de andere kant zet hij ze om in gemoduleerd licht voor de glasvezel — en doet hij het omgekeerde voor licht dat terugkomt. In een glasvezellink (FOL / ВОЛС) vormt de transceiver de interface tussen elektronica en glas: alles wat de glasvezel transporteert, begint en eindigt erin.

Definitie in de FOL-context

Een glasvezellink bestaat uit een lichtbron, een transmissiemedium (de glasvezel, de connectoren en lassen ervan, en eventuele passieve of actieve elementen ertussen) en een lichtontvanger. De transceiver is het onderdeel dat zowel de bron als de ontvanger aan elk uiteinde levert, verpakt zodat de hostapparatuur niets hoeft te weten over golflengten, glasvezeltypen of bereik — deze wisselt eenvoudig elektrische bits uit met de module. Bereik, golflengte, glasvezeltype (singlemode of multimode) en zelfs de netwerktechnologie (Ethernet, Fibre Channel, PON, InfiniBand) worden daarom gekozen door een module te selecteren, niet door de poort te wijzigen.

Wat zit erin

BlokFunctie
TOSA (optische zender-subassembly)laser (VCSEL, FP, DFB, EML) met zijn driver; bepaalt golflengte en zendvermogen
ROSA (optische ontvanger-subassembly)fotodiode (PIN of APD) met transimpedantie- en begrenzende versterkers; bepaalt gevoeligheid
CDR / DSPherstelt de timing van de seriële data en egaliseert deze bij PAM4-modules — zie CDR
Microcontroller + EEPROMidentiteit, mogelijkheden, digitale diagnostiek (DDM) en besturing in de standaard MSA-geheugenkaart
Elektrische interfaceedge-connector met de host: 1, 2, 4 of 8 differentiële lanes plus besturingssignalen met lage snelheid
Optische interfaceLC, SC, MPO-12/16, SN/CS of andere connector, of een vaste koperen kabel op DACs

De geheugenkaart is het deel waarmee CodingBox werkt: elk veld dat een switch leest om te bepalen of deze een module accepteert — fabrikant, artikelnummer, serienummer, conformiteitscodes, drempels — staat daar. Zie vormfactoren en MSA-specificaties.

Waar transceivers worden gebruikt

GebiedTypische modules en technologieën
Bedrijfs- en campus-LAN1G/10G SFP/SFP+, uplinks 40G/100G — Ethernet
Datacenterfabrics25G-serverlinks, 100G/400G/800G leaf–spine — AI-clusters
Telecomtransport en metroCWDM/DWDM-gekleurde optiek, afstembare en coherente modules — CWDM, DWDM
ToegangsnetwerkenGPON/XGS-PON OLT- en ONU-optiek — PON
Opslagnetwerken16/32/64GFC SW/LW-optiek — Fibre Channel
HPC- en AI-interconnectInfiniBand EDR/HDR/NDR — InfiniBand
Mobiele fronthaul, video, industrieCPRI/eCPRI, SDI, industrieel Ethernet op optiek van SFP-klasse

Een korte geschiedenis van vormfactoren

Optiek werd vroeger op linecards gesoldeerd: één kaart, één bereik. De insteekbare transceiver maakte de poort universeel en stelde de sector in staat rond enkele behuizingen te standaardiseren via Multi-Source Agreements.

PeriodeMijlpaalSnelheidsklasse
midden jaren 1990GBIC — de eerste hot-pluggable optische module (SC-connector)1G
~2001SFP MSA (INF-8074) — een derde van de grootte van GBIC, LC-connector; XENPAK, vervolgens X2 en XFP voor 10G1G; 10G
~2006–2009SFP+ (SFF-8431) brengt 10G in de SFP-voetafdruk; QSFP (INF-8438) introduceert vier lanes10G; 4×10G
~2009–2010QSFP+ (SFF-8436) voor 40GbE; CFP voor 100G van de eerste generatie40G; 100G
~2014–2016QSFP28 (SFF-8665) biedt 100G in een kleine module; SFP28 brengt 25G naar servers; CFP2/CFP4100G; 25G
2016–2018QSFP-DD- en OSFP-MSA's opgericht voor 400G; SFP-DD; CMIS verenigt beheer400G
~2019–2021400G QSFP-DD/OSFP worden geleverd; QSFP56 (200G), SFP56; coherente 400ZR-insteekmodules200G; 400G
~2022–2024800G OSFP / QSFP-DD800; QSFP112; ZR+; linear-drive (LPO)-optiek800G
2024 →OSFP-XD 16-lane 1,6T; co-packaged optiek voor de grootste switches1,6T

Elke generatie behield waar mogelijk de voetafdruk van haar voorganger — SFP → SFP+ → SFP28 → SFP56, en QSFP → QSFP+ → QSFP28 → QSFP56 → QSFP112 — waardoor een moderne poort vaak nog steeds een module accepteert die twintig jaar ouder is. Details per vormfactor staan in het overzicht en de vergelijking.

Hoe de standaarden zich ontwikkelden

Drie lagen standaarden definiëren een transceiver, opgesteld door verschillende instanties:

  • Mechanisch en elektrisch — de MSA-consortia en het SFF Committee (nu SNIA SFF TA): behuizingen, connectoren, pinouts, vermogensklassen. Documenten zoals INF-8074, SFF-8431, SFF-8665, de QSFP-DD- en OSFP-MSA's. Zie de specificatiecatalogus.
  • Beheergeheugen — hoe de host identiteit en diagnostiek leest: het GBIC serial ID maakte plaats voor SFF-8472 (twee adressen, DDM toegevoegd), vervolgens de gepagineerde SFF-8636 voor QSFP, en ten slotte de vormfactoronafhankelijke CMIS met een moduletoestandsmachine voor 400G en hoger. Gemeenschappelijke codes staan in SFF-8024.
  • Fysieke laag (PMD) — wat er door de glasvezel gaat: IEEE 802.3 voor Ethernet (10GBASE-LR, 100GBASE-DR…), INCITS T11 FC-PI voor Fibre Channel, IBTA voor InfiniBand, ITU-T G-series voor PON en het DWDM-raster, OIF voor 400ZR. Zie de referentie voor optische PMD.

Het gevolg voor compatibiliteit: een module kan elektrisch en optisch perfect zijn en toch worden geweigerd omdat het beheergeheugen niet vermeldt wat een bepaalde host verwacht — de oorsprong van fabrikantvergrendeling en de reden waarom coderingshulpmiddelen bestaan.

Hoe datasnelheden groeiden

De totale snelheid groeide tegelijk langs drie assen:

AsVoortgang
Snelheid per lane1G → 10G → 25G (NRZ) → 50G → 100G (PAM4) → 200G
Lanes per module1 → 4 → 8 → 16
Modulatieaan/uit-keying (NRZ) → 4-niveau PAM4 → coherente QPSK/16-QAM voor lange afstand
TotaalTypische moduleGeschat tijdperk
1GGBIC, SFPjaren 1990 →
10GXFP, SFP+2002 →
40GQSFP+2010 →
25G / 100GSFP28 / QSFP282015 →
200G / 400GQSFP56 / QSFP-DD, OSFP2019 →
800GOSFP, QSFP-DD8002022 →
1,6TOSFP-XD2024 →

De overstap naar PAM4 bracht verplichte voorwaartse foutcorrectie en DSP-gebaseerde modules; de overstap boven 100 km bracht coherente detectie naar insteekmodules. Zie FEC en linktraining en coherente optiek.

Waar u verder kunt gaan

In CodingBox komt dit alles samen op één scherm: Check transceiver leest het geheugen van de module, identificeert vormfactor en standaard, en toont de identiteit en DDM die de rest van deze documentatie uitlegt.

Wat bevindt zich naast de optiek op de board — driver, versterkers, DSP, controller, voeding — blok voor blok: Module-elektronica.

De 1,6T-generatie van vormfactoren: OSFP224 en OSFP-XD.

De link die een transceiver afsluit — glasvezelfysica, demping, dispersie, budgetten, infrastructuur, testen en storingen: Glasvezellinks.

De transceiver als één element van de actieve optische infrastructuur — naast versterkers, transponders, ROADMs, OLTs en monitoren: Actieve optische infrastructuur; de module afstemmen op glasvezeltype, afstand, connector en budget: Transceivers in de link.


Vindt u een onjuistheid of fout in dit materiaal? Selecteer het betreffende fragment en druk op Ctrl+Enter om .