คอนเน็กเตอร์ I/O แบบเสียบได้จะพัฒนาจากข้อกำหนดอีเธอร์เน็ต 40G/100Gb/s ปัจจุบันและข้อกำหนด EDR ไร้สายเป็น 800Gb และเวอร์ชันที่สูงกว่า
ในช่วง 50 ปีที่ผ่านมา อัตราการถ่ายโอนข้อมูลเพิ่มขึ้นอย่างมาก ความสามารถในการสร้างทรานซิสเตอร์หลายพันล้านตัวบนชิปตัวเดียวช่วยเพิ่มความเร็วและพลังการประมวลผลแบบทวีคูณ อินพุตและเอาต์พุตข้อมูลขึ้นอยู่กับการเชื่อมต่อของขั้วต่อ I/O ตัวเชื่อมต่อ I/O มีบทบาทสำคัญในระบบ หากไม่สามารถตามความเร็วของการไหลของข้อมูล อาจทำให้เกิดปัญหาคอขวดอย่างรุนแรง วิศวกรต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าพอร์ต I/O ไม่จำกัดประสิทธิภาพการส่งข้อมูลความเร็วสูง
นอกเหนือจากความสามารถในการรองรับอัตราข้อมูลความเร็วสูงแล้ว ส่วนประกอบยังต้องให้ความยืดหยุ่นสำหรับการออกแบบผลิตภัณฑ์ ซึ่งช่วยให้สามารถกำหนดค่าระบบหรืออัปเกรดได้อย่างรวดเร็ว ในฐานะที่เป็นส่วนประกอบการขนส่งสำหรับสายเคเบิลแบบแอกทีฟและพาสซีฟและไฟเบอร์ออปติก ประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมจึงน่าสนใจมาก
ความหนาแน่นของแผง I/O เป็นอีกหนึ่งปัจจัยสำคัญในการออกแบบระบบ อุปกรณ์ที่ติดตั้งบนชั้นวางมาตรฐานต้องการขนาดของคอนเน็กเตอร์ I/O ให้เล็กเท่ากับ 1RU (1.75" สูง) ใช้พื้นที่น้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพิ่มจำนวนช่องสัญญาณให้สูงสุด และให้พื้นที่สำหรับช่องระบายความร้อน โดยไม่ต้องปิดระบบ ความสามารถในการดึงและเสียบอินเทอร์เฟซมีความสำคัญอย่างยิ่งในแอปพลิเคชันเครือข่าย
ควรส่งเสริมให้ตระหนักถึงความเข้ากันได้ของผลิตภัณฑ์หรือมาตรฐานผลิตภัณฑ์ระหว่างซัพพลายเออร์ที่แตกต่างกัน คอนเน็กเตอร์ I/O ขนาดเล็กแบบเสียบได้มาตรฐานเป็นโซลูชันที่คุ้มค่า
อินเทอร์เฟซ I/O แบบเสียบได้ ซึ่งรวมถึง SFP และ QSFP แบบเสียบได้ขนาดเล็ก ได้ผ่านกระบวนการทำซ้ำอย่างต่อเนื่อง และประสิทธิภาพและความหนาแน่นของแผงได้รับการอัพเกรดอย่างต่อเนื่อง โดยปกติแล้วจะติดตั้งบน PCB ของโครงยึด กำหนดค่าด้วยโมดูล และให้ประสิทธิภาพการทำงานแบบ Hot-swap ความเร็วสูง แนวคิดแบบแยกส่วนนี้ช่วยให้วิศวกรสามารถแลกเปลี่ยนสายเคเบิลทองแดงที่เชื่อมต่อโดยตรง สายเคเบิลออปติก และตัวรับส่งสัญญาณออปติคัล ตัวเชื่อมต่อนี้ให้การกักขังทางกลสำหรับโมดูล และให้ประสิทธิภาพการระบายความร้อนและการแยกความถี่วิทยุสำหรับโมดูล
ตัวเชื่อมต่อเหล่านี้ได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็วเป็นโมดูลขนาดเล็กที่เสียบได้ ตั้งแต่ SFP ดั้งเดิมไปจนถึงการกำหนดค่า QSFP และ OSFP แบบความหนาแน่นคู่ล่าสุด
ข้อกำหนดทางไฟฟ้าและเครื่องกลแรกของอินเทอร์เฟซ SFP ได้รับการเผยแพร่โดยคณะกรรมการ SFF ในปี 2544 และส่งเสริมผ่านองค์กรข้อตกลงหลายแหล่ง (MSA) ซึ่งประกอบด้วยผู้ใช้ในอุตสาหกรรมและผู้ผลิตตัวเชื่อมต่อ ใช้เพื่อรองรับแอพพลิเคชั่นเครือข่ายใน Gigabit Ethernet และ Fibre Channel โมดูลแบบ Hot-swap นี้ช่วยให้อัตราการส่งข้อมูลสูงถึง 1.0Gb/s ในสื่อทองแดงและไฟเบอร์ออปติก ข้อมูลจำเพาะ SFP ดั้งเดิมได้รับการอัปเกรดเป็น SFP+ ด้วยแบนด์วิดท์ 10Gb/s ในขณะที่ยังคงความเข้ากันได้แบบย้อนหลัง การอัพเกรดในภายหลังได้เพิ่มแบนด์วิดธ์เป็น 28Gb/s SFP เวอร์ชันล่าสุดคือตัวรับส่งสัญญาณแสง SFP56 ซึ่งใช้การมอดูเลต PAM4 เพื่อให้การเชื่อมต่ออีเทอร์เน็ต 50Gb/s
ตัวเชื่อมต่อ QSFP จะได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม QSFP มีช่องทองแดงความเร็วสูงสี่ช่องหรือช่องสัญญาณออปติคัล กรงแบบซ้อนและจัดกลุ่มจะเพิ่มความหนาแน่นของพอร์ต
คะแนนเริ่มต้นของ QSFP คือ 1Gb/s จากการอัปเกรดนี้ อัตราของช่องสัญญาณ QSFP 4 สามารถเป็น 10Gb/s และแบนด์วิดท์ทั้งหมดคือ 40Gb/s ด้วยการออกแบบความยาวเส้นทางสัญญาณภายใน รูปแบบ EMI และ PCB อัตราช่องสัญญาณ QSFP28 สามารถสูงถึง 25Gb/s QSFP56 สามารถเข้าถึงช่องสัญญาณ 50Gb/s แบนด์วิดธ์รวมของสี่ช่องสัญญาณสามารถรองรับอีเธอร์เน็ต 40Gb, 100Gb และ 200Gb
ข้อมูลจำเพาะ 400GbE เปิดตัวในปี 2560 ปัจจุบันอินเทอร์เฟซแบบเสียบได้สองตัวรองรับ 200Gb และ 400Gb ซึ่งเป็นผู้นำในแอพพลิเคชั่นอีเธอร์เน็ต
ข้อมูลจำเพาะนี้สนับสนุนอินเทอร์เฟซไฟฟ้า 8 เลน และแต่ละช่องสัญญาณสามารถส่งสัญญาณมอดูเลต 25Gb/s NRZ หรือ 50Gb/sPAM4 แบนด์วิดท์รวมของแต่ละโมดูลสามารถเข้าถึงได้ถึง 200Gb หรือ 400Gb/s สามารถติดตั้งตัวเชื่อมต่อ QSFP-DD ได้สูงสุด 36 ตัวบนแผงการแปลง 1RU มาตรฐาน และอัตราการไหลทั้งหมดสามารถเข้าถึง 14.4Tb/s
ระบบเชื่อมต่อ QSFF-DD ของ Molex มีอินเทอร์เฟซไฟฟ้า 8 เลนที่สามารถส่ง NRZ ได้สูงสุด 28Gb/s หรือ 56Gb/sPAM-4 และแบนด์วิดท์ทั้งหมดสามารถเข้าถึง 200 หรือ 400Gb/s
กล่อง QSFP-DD ใหม่เข้ากันได้กับโมดูล QSFP ก่อนหน้าทั้งหมด กำลังไฟสูงสุดของโมดูลสูงถึง 12 วัตต์
โครงที่รองรับโมดูลออปติคัลอาศัยตัวระบายความร้อนภายนอก สายเคเบิลแบบพาสซีฟ QSFP-DD สามารถขยายจาก 3 เมตรเป็น 10 กิโลเมตร ตัวเชื่อมต่อ OSFP เป็นอาวุธล่าสุดสำหรับแอปพลิเคชันความเร็วสูงในศูนย์ข้อมูลยุคหน้า
ตัวเชื่อมต่อ OSFP ของ Amphenol ICC เข้ากันได้กับโปรโตคอลสัญญาณช่องทางเลน 25Gb/s NRZ และโปรโตคอลสัญญาณ PAM4 ช่องสัญญาณ 50G/เลน 50G/เลน ซึ่งช่วยให้สายเคเบิลมีแบนด์วิดท์รวม 200G และ 400G สำหรับการประกอบสายเคเบิลแต่ละรายการ
OSFP นั้นคล้ายกับตัวเชื่อมต่อ QSFP-DD ในด้านประสิทธิภาพและรูปร่าง แต่มีข้อแตกต่างบางประการ ตัวเชื่อมต่อ OSFP กว้างและลึกกว่า QSFP เล็กน้อย สามารถติดตั้งพอร์ต OSFP ได้ถึง 32 พอร์ตในเค้าโครง โมดูลออปติคัล OSFP รองรับสูงสุด 15 วัตต์ ในขณะที่ QSFP-DD รองรับ 12 วัตต์เท่านั้น แผงระบายความร้อนถูกรวมเข้ากับโมดูล OSFP อินเทอร์เฟซทั้งสองสามารถให้ 8 ช่องสัญญาณที่ 50Gb/s PAM4
ข้อมูลจำเพาะอินเทอร์เฟซใหม่บางส่วนได้รับการเผยแพร่เพื่อส่งเสริมการพัฒนาการส่งสัญญาณออปติคัล 400Gb ที่สอดคล้องกัน ข้อมูลจำเพาะ 400ZR ที่พัฒนาโดย Optical Interoperability Forum (OIF) และเปิดตัวในปี 2020 กำหนดข้อกำหนดสำหรับการเชื่อมต่อ 400G แบบจุดต่อจุดยาว 120 กิโลเมตร OpenZR+ MSA ให้ข้อกำหนดสำหรับอัตราการส่งข้อมูลของสายเคเบิลออปติคัล 100G, 200G, 300G และ 400G โดยมีความยาวสูงสุด 480 กิโลเมตร ข้อกำหนดทั้งสองกำหนดข้อกำหนดโมดูลตัวรับส่งสัญญาณ QSFP-DD หรือ OSFP แบบเสียบได้
เป็นที่คาดว่าช่องสัญญาณ 400Gb จะให้แบนด์วิดธ์เพียงพอเพื่อรองรับความต้องการของเครือข่าย แต่การคาดการณ์ล่าสุดของ Ethernet Alliance ระบุว่าการรับส่งข้อมูลจะเพิ่มขึ้นอย่างมากในอีกห้าปีข้างหน้า ดังนั้น IEEE จึงเปิดตัวกลุ่มวิจัยอีเทอร์เน็ตเพื่อกำหนดความเป็นไปได้ทางเทคนิค ศักยภาพของตลาด และระยะเวลาของการทำซ้ำครั้งต่อไปของอีเทอร์เน็ต ขณะนี้กำลังพิจารณา 800GbE และ 1.6TbE Google, Facebook, Microsoft, Intel, Cisco และ Broadcom กำลังโต้เถียงกันเกี่ยวกับการปรับ (PAM4, 6, 8) จำนวนช่องสัญญาณและแบนด์วิดธ์สูงสุด ระดับของการแก้ไขข้อผิดพลาดที่จำเป็น และการจัดการพลังงาน/ความร้อน
การคาดการณ์แสดงให้เห็นว่าการรับส่งข้อมูลของตลาดจะสูงถึง 51.2 Tb ในปี 2565 ซึ่งจะต้องใช้อินเทอร์เฟซออปติคัล 800G
MSA ไฟเบอร์ออปติกแบบเสียบได้ 800G ใหม่มุ่งเน้นไปที่การเชื่อมต่อศูนย์ข้อมูล 2 กม. และใช้การส่งสัญญาณแบบ PAM4 เพื่อสร้างช่องสัญญาณไฟเบอร์ 8X100Gb และ 4X200Gb โดยใช้ QSFP112-DD หรือ OSFP32
นักออกแบบระบบต้องเผชิญกับความสมดุลระหว่างการเพิ่มแบนด์วิดธ์ ความสมบูรณ์ของสัญญาณ การลดพลังงาน การจัดการความร้อน ความหนาแน่นของแผงอินพุต/เอาต์พุตที่เพิ่มขึ้น ฯลฯ และแน่นอนว่าจำเป็นต้องลดต้นทุน การใช้เทคโนโลยีการส่งผ่านมัลติเพล็กซิ่งแบบแบ่งความยาวคลื่นแบบแบ่งความยาวคลื่นแบบแบ่งความยาวคลื่นแบบความหนาแน่นและแบบออปติคัลที่สอดคล้องกันจะทำให้การปฏิวัตินี้เป็นไปได้
เราคาดว่าเนื่องจากความต้องการแบนด์วิดท์ที่สูงขึ้น ตัวเชื่อมต่อที่เกี่ยวข้องจะมีการเติบโตอย่างรวดเร็ว การเติบโตอย่างรวดเร็วของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์บนมือถือ การใช้บริการคลาวด์อย่างต่อเนื่อง Internet of Things อุตสาหกรรม 4.0 ปัญญาประดิษฐ์ และเครือข่าย 5G ที่เกิดขึ้นใหม่ จะต้องมีการอัพเกรดโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูลอย่างต่อเนื่อง
ในอนาคต เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น เลนส์บรรจุภัณฑ์ร่วมกันอาจกลายเป็นโซลูชันขั้นสูงสำหรับการส่งข้อมูลความเร็วสูง เมื่อเร็วๆ นี้ OIF ได้ประกาศจัดตั้งโครงการใหม่เพื่อศึกษาการประยุกต์ใช้เลนส์ร่วมแพ็กเกจร่วมในศูนย์ข้อมูล
เวอร์ชันปรับปรุงของตัวเชื่อมต่อ I/O แบบเสียบได้จะตอบสนองความต้องการอีเธอร์เน็ต 40G/100Gb/s ปัจจุบันและข้อกำหนดทางเทคนิคในอนาคตที่ 800Gb และสูงกว่า
