SFP/SFP+/QSFP/QSFP+光模块和GTP/GTX/GTH/GTZ/GTY/GTM高速收发器

SFP/SFP+/QSFP/QSFP+光模块和GTP/GTX/GTH/GTZ/GTY/GTM高速收发器

SFP/SFP+/QSFP/QSFP+光模块

概述

SFP( small form-factor pluggable)称为小封装热拔插光模块,应用于电信行业和光通信,它主要由光电子器件(光发射器、光接收器)、功能电路和光接口等部分组成,主要作用就是实现光纤通信中的光电转换和电光转换功能。光模块的工作原理如图 光模块工作原理图所示:

SFP/SFP+/QSFP最关键的区别在于速率上的区别,这是因为使用的协议不同,SFP是基于IEEE802.3和SFF-8472,传输速率能够达到4.25 Gbps,SFP+规范是基于SFF-8431最高传输速率可以达到16Gbps,相较SFP和SFP+的1路收发通路,QSFP和QSFP+增加到了4路,也就是数据速率提高4倍,如下所示光模块协议发展到不同过程中一些版本的速率和接口类型。

SFP

有多种传输速率155Mbps/1.25Gbps/3.125Gbps/2.5Gbps/1Gbps等,比如1Gbps SFP光模块又分多个种类,根据接口划分为光口和电口,1Gbps SFP的1000BASE-T光模块常采用RJ45电口,传输距离最长只有100m,此外还有1000BASE-LX、1000BASE-EX,1000BASE-BIDI等常采用LC光口,其区别主要是采用的模式和传输距离的差异,可以根据需要选用。

其管脚定义如下所示:

备注:

  • TD-/+ 是发射部分差分信号输入,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗,差分输入信号摆幅范围500mV~2400mV
  • RD-/+ 接受部分差分信号输出,采用交流耦合,差分线具有100欧姆输入阻抗,差分输出信号摆幅范围370~2000mV
  • TX_Fault:开集/漏极输出,需要由4.7K-10K电阻上拉至2~VCC+0.3V,激光器失效时为高电平,正常工作时为低电平
  • TX_Disable:关断使能输入,需要在模块内由4.7K-10K电阻上拉至2-VCC+0.3V ,低电平(0~0.8) 正常工作
  • LOS:开集/漏极输出,需要4.7K-10K电阻上拉至2-VCC+0.3V,当输入光功率低于最差接受光功率时,高电平告警。

连接方式举例:

SFP+

SFP+外观和SFP尺寸相同,典型传输速率有6G/8/10G等,按照接口类型划分分为电口和光口,10G BASE-T的RJ45电口传输距离最大能达到30m,光口常采用LC接口。

QSFP

相较SFP每通道1Gbps传输速率,QSFP支持四条lane同时传输实现4Gbps传输速率,其他分类参数同SFP。其管脚定义如下所示:

备注:

  • ModselL:为了使得I2C总线上可以挂载多个设备,使用此引脚选择是否响应总线通信请求。
  • ResetL:信号拉低会启动完整模块复位,默认内部将其上拉至VCC。
  • LPMode:低功耗模式,内部默认上拉至VCC。
  • Modprs:检测模块是否存在。
  • IntL:故障输出指示。

QSFP+

相较SFP+每通道10Gbps传输速率,QSFP+支持四条lane同时传输实现40Gbps传输速率,其他分类参数同SFP+。

关键参数说明

1、中心波长:单位纳米(nm),目前主要有3种:

*850nm(MM,多模,成本低但传输距离短,一般只能传输500M);

*1310nm (SM,单模,传输过程中损耗大但色散小,一般用于40KM以内的传输);

*1550nm (SM,单模,传输过程中损耗小但色散大,一般用于40KM以上的长距离传输,最远可以无中继直接传输120KM);

2、 传输速率:指每秒钟传输数据的比特数(bit),单位bps,155Mbps、1.25Gbps、2.5Gbps、10Gbps、40Gbps、100Gbps等。155M光模块也称FE(百兆)光模块,1.25G光模块也称GE(千兆)光模块,10G光模块称为万兆光模块。

3、传输距离:指光信号无需中继放大可以直接传输的距离,单位千米(也称公里,km),光模块一般有以下几种规格:多模550m,单模15km、40km、80km和120km等等,详见第一项说明。

4、传输衰减

850nm波长用于多模光纤时: 3.0dB/KM

1310nm波长用于多模光纤时: 1.0dB/KM

1310nm波长用于单模光纤时: 0.4dB/KM

1550nm波长用于单模光纤时: 0.2dB/KM

5、光接口类型:

6、光模块命名方式:

GTP/GTX/GTH/GTZ/GTY/GTM高速收发器区别

XILINX 7系列FPGA中高速收发器使用

在XC7A上使用的高速收发器是GTP

在XC7K上使用的高速收发器是GTX

在XC7V上GTX/GTH/GTZ都有使用,只有在高端的芯片上才使用了GTZ

UltraScale和UltraScale+的FPGA,使用速度最低的也是GTH,高端的Virtex UltraScale+中使用了GTM

Versal ACAP系列的芯片,使用的也是高端的GTY和GTM,下列的表总结了各系列FPGA的高速收发器的类型和性能

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