QSFP vs QSFP28 vs QSFP56: Rychlost a kompatibilita

QSFP, QSFP28 a QSFP56 se neustále zaměňují, protože sdílejí stejný kompaktní, čtyř-proudový zásuvný tvar. Nejedná se však o stejnou generaci transceiverů. Nejrychlejší způsob, jak je udržet rovně, je rychlost Ethernetu:QSFP+ je vytvořen pro 40G, QSFP28 pro 100G a QSFP56 pro 200G.Z toho vyplývá vše, co lidi po - podpoře portů, signalizaci, průrazu, FEC a teplotnímu chování - vyruší.

Než začneme, jedna poznámka k pojmenování, protože to způsobuje skutečné chyby při zadávání zakázek. V této příručce, když píšeme „QSFP“ samostatně, máme na mysli původní generaci 40G, kterou průmysl obvykle označujeQSFP . Prostý výraz „QSFP“ se také používá volně pro celou rodinu, takže řádková položka, která říká pouze „QSFP optic“, vám o její rychlosti neřekne téměř nic. K tomu se vrátíme v další části.

Pokud plánujete upgrade nebo kupujete optiku pro konkrétní přepínač, nevybírejte tvar modulu. Modul QSFP28 čistě zapadne do 40G klece a stále se nepropojí, protože port přepínače -, nikoli transceiver - rozhoduje o elektrickém rozhraní, rychlosti přenosu dat a chování firmwaru, na kterém spojení skutečně běží.

QSFP+ vs. QSFP28 vs. QSFP56

QSFP vs QSFP+: Jsou stejné?

To je otázka, která vykolejí více objednávek než jakýkoli problém s kompatibilitou. Krátká odpověď:QSFP je rodina; QSFP+ je jedním z jeho členů.

QSFP je zkratka pro Quad Small Form{0}}factor Pluggable. „Quad“ je čtyřpruhový design, který si zachovává každá generace; co se z generace na generaci mění, je rychlost každého jízdního pruhu. QSFP+ byl prvním široce nasazeným členem, který nesl čtyři 10G linky pro 40G Ethernet. Protože dorazil jako první, „QSFP“ a „QSFP+“ se staly zaměnitelnými v datových listech, nákupních objednávkách a přepínačích CLI a tento zvyk se udržel i poté, co se objevily generace 100G a 200G.

Když tedy uvidíte „QSFP“ bez čísla, považujte to za nejednoznačné a před nákupem to vyřešte: optika 40G QSFP+ a optika 100G QSFP28 vypadají v zásobníku identicky, ale nejsou zaměnitelné v portu. Mechanická obálka, rozhraní pro správu I²C a paměťová mapa SFF-8636 jsou sdíleny napříč řadou QSFP/QSFP28, což je přesně důvod, proč mohou být dvě velmi odlišné optiky na pohled zaměněny. Rychlé mapování, které obstojí v praxi:

• QSFP - 40G, čtyři pruhy 10G NRZ.
• QSFP28- 100G, čtyři pruhy NRZ třídy 25G-.
• QSFP56- 200G, čtyři pruhy PAM4 třídy 50G-.

• 

Základní rozdíl: Rychlost v jízdním pruhu a signalizace

Celá rodina měří stejným způsobem: držte čtyři pruhy, v každém posuňte více bitů. Každý rychlostní stupeň je definovánStandardy Ethernet IEEE 802.3, což je důvod, proč kompatibilní optika od jednoho dodavatele spolupracuje s kompatibilním portem od jiného dodavatele.

QSFP+: čtyři 10G pruhy (40G)

Modul 40G QSFP+ SR4 provozuje čtyři vysílací a čtyři přijímací pruhy přes paralelní multimódové vlákno, obvykle zakončené konektorem MPO/MTP; varianta LR4 s jedním-režimem multiplexuje čtyři vlnové délky na duplexní LC pár s dosahem 10 km. QSFP+ si stále zasluhuje své místo ve starších 40G jádrech, testovacích stolicích a na náklad{9}}citlivých odkazech. Přestává to dávat smysl v okamžiku, kdy se váš přístup k serveru přesune na 25G nebo 50G, protože 40G port se stává spíše úzkým hrdlem než optikou.

QSFP28: čtyři 25G pruhy (100G)

QSFP28 zachovává čtyř-rozvržení pruhů, ale zvyšuje každý pruh na 25G-třídu NRZ, díky čemuž se stal tahounem 100G listových-látek na hřbet. Jediný port QSFP28 přenáší 100G a na přepínačích, které odhalují režim, se rozděluje na čtyři 25G SFP28 linky -, což je čistý zápas pro racky plné 25G serverů napájejících 100G uplinky. Jeho ekosystém je hluboký (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4, plus DAC a AOC), což je součástí toho, proč zůstává bezpečným výchozím nastavením pro nové sestavení 100G.

QSFP56: čtyři 50G PAM4 pruhy (200G)

QSFP56 zdvojnásobí port opět na 200G spuštěním čtyř 50G pruhů a pro umístění 50G do pruhu přepne ze signalizace NRZ na PAM4. NRZ posílá jeden bit na symbol pomocí dvou úrovní; PAM4 posílá dva bity na symbol pomocí čtyř úrovní. To zabalí více dat do stejné přenosové rychlosti, ale čtyři úrovně sedí blíže k sobě, takže spojení je mnohem méně tolerantní k šumu, odrazům a okrajovým kanálům. Praktickým důsledkem je, že QSFP56 není „rychlejší QSFP28“ - je to jiná elektrická generace a očekává se, že port, firmware a link partner budou navrženy pro PAM4.

NRZ vs PAM4: Proč to mění inženýrství

Přechod na PAM4 je jediným největším důvodem, proč nasazení QSFP56 selhává způsobem, jakým selhalo nasazení QSFP28. U NRZ se přijímač rozhoduje pouze mezi dvěma stavy, takže oko je vytřeštěné a rezerva shovívavá. S PAM4 musí přijímač oddělit čtyři stavy ve stejném napěťovém okně, což zmenší každé oko zhruba na třetinu výšky a spoj se silně opírá o DSP a dopřednou korekci chyb.

To je důvod, proč FEC přestává být volitelný. 50G-na-pruh PAM4 byl standardizován v roceIEEE 802.3cd, která nařizuje RS-FEC pro tato rozhraní; oprava chyb je součástí toho, jak je odkaz navržen tak, aby se zavíral, nikoli ladicí knoflík, který můžete vypnout. Zacházejte s 200G spojením jako se systémem, kde musí souhlasit optika, hostitelské SerDes a nastavení FEC.

Příklad z terénu.V jednom okně údržby bylo spojení 200G čisté na obou koncích a prošlo rychlým testem ping, takže bylo odhlášeno. O několik hodin později, sledování nahlášených chyb FEC{2}}lezení a občasné poklesy. Příčinou byl nesoulad FEC: jedna strana měla povolenou RS-FEC, druhá zdědila profil, který ji deaktivoval. Odkaz „fungoval“ jen tak dlouho, aby skryl problém. Oprava byla triviální; poučení bylo, že na PAM4 potvrzujete režim FECpředzavřete změnu, protože odkaz, který se rozsvítí, není totéž jako odkaz, který je zdravý.

Kompatibilita: Můžete kombinovat QSFP+, QSFP28 a QSFP56?

Zde se utrácí nejvíce skutečných peněz. Moduly jsou mechanicky zaměnitelné; porty nejsou. Pravidlo, které vysvětluje téměř každý případ, je jednoduché:

Vyšší-rychlostní port může často pohánět nižší-modul, ale nižší-rychlostní port nikdy nemůže pohánět vyšší-rychlostní modul, pokud to prodejce výslovně nezkonstruoval.

Modul QSFP+ v portu QSFP28?

Často ano -, když vám přepínač umožňuje nastavit port na režim 40G. 100G SerDes lze konfigurovat až na elektrický profil 40G, který optika QSFP+ očekává, díky čemuž jsou fázované migrace 40G→100G praktické na stejném hardwaru. Háček je v tom, že port musí inzerovat režim nižší-rychlosti v seznamu podporovaných{10}}optik; mechanické uložení není totéž jako inzerovaný režim.

Modul QSFP28 v portu QSFP+?

Ne. Port QSFP+ poskytuje pouze elektrické rozhraní třídy 40G-a neexistuje žádná cesta, jak získat 25G-na-pruh signalizující potřeby optiky 100G. Modul se usadí a může dokonce číst jeho EEPROM, ale spojení nedokáže vyjednat až 100G - hostitel prostě nemá pruhy, které by jej napájely. Očekávání-automatického vyjednávání, které tuto mezeru překlene, je klasická chyba: 100G QSFP28 SR4 vhozená do 40G-jediné klece zůstane tmavá bez ohledu na to, jak je nakonfigurován port.

Modul QSFP56 v portu QSFP28?

Ne. QSFP56 potřebuje pruhy s podporou 50G PAM4-; Port QSFP28 je postaven pro 100G NRZ a nemá ani rychlost na jeden pruh, ani datovou cestu PAM4 pro provoz optiky 200G. Neexistuje žádné softwarové nastavení, které by konvertovalo port 100G NRZ na port 200G PAM4.

Může port QSFP56 spustit starší moduly?

Často, ale pouze designově. Mnoho platforem 200G vystavuje režimy 100G QSFP28 a 40G QSFP+ na stejné kleci, takže operátoři mohou provést upgrade, ale tato zpětná operace je vlastností přepínače ASIC a jeho softwaru, nikoli samotné klece QSFP56. Testem je, zda se optika objeví v seznamu podporovaných dodavatelem pro danou platformu a režim -, pokud ne, předpokládejme, že není podporována.

Breakout kompatibilita

Breakout je druhý, samostatný zdroj mrtvých odkazů, protože závisí na režimu portuaoperační systém, nejen kabel. Každá generace se rozjede v rámci své vlastní rychlosti jízdního pruhu:

• QSFP+ - 40G až 4 × 10G SFP+.
• QSFP28 - 100G až 4 × 25G SFP28.
• QSFP56 - 200G až 4 × 50G SFP56.

Konektory vypadají povědomě napříč generacemi, což je právě ta past: sestava 40G-to{5}}4×10G není totéž jako sestava 100G-to-4×25G, i když obě končí stejným způsobem. Přerušovací linka selže, když nadřazený port nebyl umístěn v breakout režimu, když obraz operačního systému neodhaluje toto specifické rozdělení nebo když vzdálený konec nemůže spustit cílovou rychlost lane – a spojení, které je napůl nahoru přes čtyři kanály, je těžší diagnostikovat než to, které se nikdy neobjevilo. Před objednáním přizpůsobte sestavu rychlosti portu a potvrďte, že platforma podporuje přesné rozdělení. Když paralelní optika napájí breakout, strana vlákna je obvykle sestavena zVylamovací kabely MTP/MPOdimenzované na počet jízdních pruhů.

Kabeláž a dosah: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC a AOC

Generování modulu je jen polovina rozhodnutí; vzdálenost spojení, typ vlákna a konektor jsou druhou polovinou. Níže uvedené hodnoty dosahu jsou nominální hodnoty definované IEEE 802.3 pro běžné varianty - přesná vzdálenost vždy závisí na kvalitě vlákna a konkrétní optice.

Vícerežimové odkazy s krátkým{0}}dosahem

Uvnitř řady nebo napříč halou je standardně nastavena optika SR4 přes paralelní multimód. Varianty SR4 všech tří generací běží na vláknech zakončených MPO/MTP, takže kabeláž, která je napájí, je obvykle vyrobena zPropojovací kabely MPO/MTPse správnou polaritou a mapováním jízdních pruhů.

Dosah je místo, kde se kousne multimode: přechod z 40G na 100G na stejné kabeláži OM3 zkracuje podporovanou vzdálenost a 200G je ještě těsnější. Pokud znovu používáte stávající kabely, ověřte si kvalitu vlákna podle specifikace optiky, než se pustíte do - našeho přehleduLimity vzdálenosti OM3 a OM4stanoví, kde každý stupeň končí.

Jedno{0}}režimové odkazy

Pro delší tahy pokrývají LR4, FR4, DR4, CWDM4 a PSM4 různé vzdálenosti a kompromisy v architektuře. WDM varianty (FR4, LR4, CWDM4) skládají čtyři vlnové délky na duplexní pár, takže končí vduplexní LC konektory; paralelní jedno{0}}režimové varianty (DR4, PSM4) uchovávají oddělená vlákna na jeden pruh a místo toho používají MPO/MTP.

Na samotném vláknu záleží stejně jako na optice na vzdálenost. Jedno-režim zařízení je obvykleOS2 vláknopro venkovní-závody a dlouhé kampusy a přizpůsobení kategorie vláken rozpočtu dosahu optiky je to, co udržuje 10 km spojení uvnitř specifikace.

Spojení DAC a AOC

Pro v-rack nebo sousední-rack skoky jsou měděné-kabely s přímým připojením (DAC) a aktivní optický kabel (AOC) často levnější a jednodušší než samostatná optika plus propojky. DAC je nejlevnější-možnost pro velmi krátké měděné linky; AOC je lehčí a dosahuje dále než pasivní měď. Při 50G-na-dráhu PAM4 se délka mědi a kvalita signálu nemilosrdně rychle stávají, takže pasivní DAC, který byl v pořádku při 25G, nemusí mít konzervativně délku mědi 50G - při vyšších rychlostech.

Energetické, FEC a tepelné plánování

Rychlejší jízdní pruhy vyžadují více zpracování signálu a toto zpracování se projevuje jako teplo. Přibližně lze uvést, že optika 40G QSFP+ se běžně pohybuje v rozsahu ~1,5–3,5 W, 100G QSFP28 kolem 3,5–5 W a 200G QSFP56 často 5–7 W nebo více v závislosti na variantě. Nemusíte hádat: každý modul inzeruje své losování prostřednictvímVýkonové třídy SFF-8636spravuje výbor SNIA SFF a přepínač vynucuje maximální třídu na klec.

Za-port, který zní neškodně; v měřítku není. Zvýšení o 2 W na port přes 32portový 1RU přepínač přidává zhruba 64 W optického tepla do šasi, které bylo již tepelně těsné, a plně obsazený 64portový box to zdvojnásobuje. To stačí k posunutí okrajových portů za jejich teplotní limity, pokud je směr proudění vzduchu špatný nebo přilehlé klece mají také horkou optiku.

Příklad z terénu.Hustý vrchol--rackového přepínače byl osazen vysoce-optikou s dlouhým{3}}dosahem v každém portu. Spojení byla v pořádku, ale během jednoho dne podvozek zaznamenal teplotní alarmy na klecích nejblíže výfuku teplého-vzduchu. Nic nebylo vadné - proudění vzduchu ve stojanu a tepelný rozpočet přepínače na-port jednoduše nebyl pro tento optický mix naplánován. Karty se vrátily ke specifikacím poté, co jsme přemístili-výkonnou optiku pryč od horkého rohu a upravili směr proudění vzduchu. Šířka pásma byla plánována; teplo neměl.

Před nasazením QSFP56 nebo vysokého-dlouhého{2}}dosahu QSFP28 si naplánujte výkonovou třídu modulu, kterou přepínač umožňuje, směr proudění vzduchu (zepředu-do{5}}zadní vs A protože propojení PAM4 závisí na uzavření RS-FEC, nastavte režim FEC pro oba konce před změnou okna, nikoli během něj.

Výběr podle scénáře

Spíše než obecné „vyberte nejrychlejší“, přizpůsobte optiku situaci. Níže uvedená tabulka obsahuje případy, které se vyskytují nejčastěji.

QSFP28 vs QSFP56: která cesta upgradu dává smysl?

Zůstaňte na QSFP28, když je síť solidně 100G, serverová vrstva je 25G a prioritou je vyspělá cena a nízké riziko. Přejděte na QSFP56, když je přístupová vrstva skutečně 50G nebo páteř je přetížená na 100G a platforma, kabeláž a plán FEC jsou připraveny na PAM4-. Rozhodující otázka nezní „je o 200 G rychlejší“ - to samozřejmě je – ale „podporuje dnes zbytek spojení PAM4 a bude 200G stále tou správnou úrovní za dva roky, nebo by měl rozpočet přejít na 400 G.“

Kdy nezvolit QSFP56

Vynechejte QSFP56, pokud vaše porty nepodporují 50G PAM4, pokud je přístup k serveru stále 10G nebo 25G (200G uplink bude nečinný), pokud rack nedokáže absorbovat dodatečné teplo na port nebo pokud váš plán přeskočí na 400G dostatečně brzy, aby se 200G stalo uvázlým mezikrokem. Nákup 200G optiky pro port, na kterém nelze spustit PAM4, je nejdražší verze{12}}chyby s tvarem.

QSFP56 vs. QSFP-DD

Pokud navrhujete novou tkaninu s jasnou cestou k 400G, QSFP-DD stojí za zvážení oproti QSFP56. QSFP-DD přidává druhou řadu elektrických pruhů (osm místo čtyř) a je běžným tvarovým faktorem pro 400G, přičemž zůstává schopen hostovat optiku s nižší rychlostí-na mnoha platformách. Nejedná se o-náhradu za každý případ použití QSFP56, i když - volba závisí na vaší přepínací platformě, plánu přerušení, rozpočtu na optiku a plánu šířky pásma. NášTechnický přehled QSFP-DDprochází tam, kde se to hodí vzhledem ke čtyřem-generacím jízdních pruhů.

Co zkontrolovat v datovém listu přepínače

O většině chyb{0}}připojení se rozhoduje v datovém listu, nikoli ve stojanu. Než zadáte objednávku, přečtěte si dokumentaci platformy, kde najdete tato specifika:

1. Režimy rychlosti na{0}}port, které klec skutečně podporuje (40G / 100G / 200G), nejen typ konektoru.
2. Podporovaná-optika nebo matice kompatibility pro danou platformu a verzi softwaru.
3. Který průlom rozdělí obraz OS na tomto portu (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. Maximální třída výkonu modulu na klec a případná omezení při obsazení sousedních portů.
5. Výchozí a konfigurovatelné režimy FEC pro každou rychlost.
6. Směr proudění vzduchu šasi a jeho jmenovitý rozsah provozních teplot.

Běžné chyby, kterým je třeba se vyhnout

Pět nejčastěji se opakujících: nákup nejrychlejší optiky bez kontroly podporovaných režimů portu; za předpokladu, že mechanické uložení se rovná elektrické kompatibilitě; opětovné použití breakout kabelu z jiné generace; ponechání FEC neshodně na PAM4 spoji; a plánování šířky pásma a přitom zapomeňte na teplo, které-rychlostní optika přidává hustému přepínači. Každému je na papíře levné se vyhnout a jeho pronásledování je drahé, jakmile je zařízení naskládáno.

Klíčové věci

QSFP+, QSFP28 a QSFP56 sdílejí čtyřpruhovou obálku, ale obsluhují tři různé síťové úrovně: 40G, 100G a 200G, přičemž QSFP56 přechází do území PAM4. Vybírejte z portu přepínače směrem ven, nikoli z optiky dovnitř - před nákupem potvrďte podporované rychlostní režimy, seznam optiky, podporu rozhraní, vlákno a konektor, dosah, FEC a tepelný rozpočet. Pro 100G dnes zůstává QSFP28 praktickým výchozím nastavením; QSFP+ stále pokrývá starší 40G; a QSFP56 je tím správným voláním po skutečné hustotě 200G, ale pouze tehdy, když je pro to navržen celý link - port, optika, kabel, FEC a chlazení -.