QSFP vs QSFP28 vs QSFP56: Szybkość i kompatybilność

QSFP, QSFP28 i QSFP56 są stale mylone, ponieważ mają ten sam kompaktowy, cztero-pasmowy kształt z możliwością wtyku. Nie są to jednak urządzenia nadawczo-odbiorcze tej samej generacji. Najszybszym sposobem na utrzymanie ich prosto jest użycie szybkości Ethernetu:QSFP+ jest przeznaczony dla 40G, QSFP28 dla 100G i QSFP56 dla 200G.Wszystko, co później powoduje u ludzi nieoczekiwane problemy związane z - obsługą portów, sygnalizacją, przerwaniem, FEC i zachowaniem termicznym -, wynika z tego.

Jedna uwaga do nazewnictwa zanim zaczniemy, bo to powoduje realne błędy zakupowe. Kiedy w tym przewodniku piszemy „QSFP”, mamy na myśli oryginalną generację 40G, którą zwykle określa się w branżyQSFP+. Zwykły termin „QSFP” jest również używany luźno w odniesieniu do całej rodziny, więc element zamówienia zawierający po prostu „optykę QSFP” prawie nic nie mówi o jego szybkości. Wrócimy do tego w następnej sekcji.

Jeśli planujesz modernizację lub kupujesz optykę do konkretnego przełącznika, nie wybieraj kształtu modułu. Moduł QSFP28 wpada prosto do klatki 40G i nadal nie może się połączyć, ponieważ to port przełącznika -, a nie transceiver - decyduje o interfejsie elektrycznym, szybkości transmisji danych i zachowaniu oprogramowania sprzętowego, przy którym faktycznie działa łącze.

QSFP+ vs QSFP28 vs QSFP56

QSFP vs QSFP+: czy są takie same?

To pytanie powoduje wykolejenie większej liczby zamówień niż jakikolwiek problem ze zgodnością. Krótka odpowiedź:QSFP to rodzina; QSFP+ jest jednym z jego członków.

QSFP to skrót od Quad Small Form-Factor Pluggable. „Quad” to cztero-projekt pasa, którego używa każde pokolenie; to, co zmienia się z pokolenia na pokolenie, to prędkość każdego pasa ruchu. QSFP+ był pierwszym szeroko wdrożonym członkiem, obsługującym cztery linie 10G dla sieci Ethernet 40G. Ponieważ terminy „QSFP” i „QSFP+” pojawiły się jako pierwsze, stały się wymienne w arkuszach danych, zamówieniach zakupu i interfejsach CLI przełączników, a nawyk ten pozostał nawet po pojawieniu się generacji 100G i 200G.

Jeśli więc zobaczysz „QSFP” bez numeru, potraktuj go jako niejednoznaczny i rozwiąż problem przed zakupem: optyka 40G QSFP+ i optyka 100G QSFP28 wyglądają identycznie na tacy, ale nie są wymienne w porcie. Koperta mechaniczna, interfejs zarządzania I²C i mapa pamięci SFF-8636 są wspólne dla całej rodziny QSFP/QSFP28, dlatego właśnie na pierwszy rzut oka można pomylić dwie bardzo różne optyki. Szybkie mapowanie, które sprawdza się w praktyce:

• QSFP+- 40G, cztery pasy 10G NRZ.
• QSFP28- 100G, cztery pasy NRZ klasy 25G-.
• QSFP56- 200G, cztery pasy 50G-klasy PAM4.

• 

Podstawowa różnica: prędkość pasa i sygnalizacja

Cała rodzina skaluje się w ten sam sposób: zachowaj cztery pasy, w każdym z nich przesuwaj więcej bitów. Każdy stopień prędkości jest zdefiniowany przezStandardy Ethernet IEEE 802.3dlatego też zgodna optyka jednego dostawcy współpracuje ze zgodnym portem innego dostawcy.

QSFP+: cztery linie 10G (40G)

Moduł 40G QSFP+ SR4 obsługuje cztery tory nadawcze i cztery tory odbiorcze przez równoległy światłowód wielomodowy, zwykle zakończony złączem MPO/MTP; jednomodowy wariant LR4 multipleksuje cztery długości fal na podwójną parę LC, zapewniając zasięg 10 km. QSFP+ wciąż zdobywa swoje miejsce w starszych rdzeniach 40G, stanowiskach testowych i łączach wrażliwych na koszty. Przestaje to mieć sens w momencie, gdy dostęp do serwera zostanie przeniesiony na 25G lub 50G, ponieważ port 40G staje się wąskim gardłem, a nie optyką.

QSFP28: cztery linie 25G (100G)

QSFP28 zachowuje układ czterech-pasm, ale podnosi każdy tor do klasy NRZ 25G-, co uczyniło go koniem pociągowym w przypadku tkanin-grzbietu liściastego-. Pojedynczy port QSFP28 obsługuje przepustowość 100G, a na przełącznikach, które udostępniają tryb, dzieli go na cztery łącza 25G SFP28 -, co doskonale sprawdza się w szafach pełnych serwerów 25G obsługujących łącza nadrzędne 100G. Jego ekosystem jest głęboki (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4 oraz DAC i AOC), co jest jednym z powodów, dla których pozostaje bezpiecznym ustawieniem domyślnym dla nowych kompilacji 100G.

QSFP56: cztery linie 50G PAM4 (200G)

QSFP56 ponownie podwaja port do 200G, uruchamiając cztery linie 50G, a aby zmieścić 50G na linii, przełącza sygnalizację z NRZ na PAM4. NRZ wysyła jeden bit na symbol przy użyciu dwóch poziomów; PAM4 wysyła dwa bity na symbol przy użyciu czterech poziomów. To pakuje więcej danych przy tej samej szybkości transmisji, ale cztery poziomy są położone bliżej siebie, więc łącze jest znacznie mniej tolerancyjne na szumy, odbicia i kanały marginalne. Praktyczną konsekwencją jest to, że QSFP56 nie jest „szybszym QSFP28” -, jest to inna generacja energii elektrycznej i oczekuje, że port, oprogramowanie sprzętowe i partner łącza będą zaprojektowane dla PAM4.

NRZ vs PAM4: dlaczego zmienia inżynierię

Przejście na PAM4 jest najczęstszą przyczyną niepowodzeń wdrożeń QSFP56 w sposób, w jaki nie udało się to w przypadku wdrożeń QSFP28. W przypadku NRZ odbiorca wybiera tylko pomiędzy dwoma stanami, więc oko jest szerokie, a margines wybaczający. W przypadku PAM4 odbiornik musi oddzielić cztery stany w tym samym oknie napięcia, co zmniejsza każde oko do mniej więcej jednej trzeciej wysokości i sprawia, że ​​łącze mocno opiera się na DSP i korekcji błędów przesyłania.

Dlatego FEC przestaje być opcjonalny.. 50G-na-pas. PAM4 został ustandaryzowany wIEEE 802.3cd, który wymaga RS-FEC dla tych interfejsów; korekcja błędów jest częścią sposobu, w jaki łącze ma się zamykać, a nie pokrętłem strojenia, które można wyłączyć. Traktuj łącze 200G jako system, w którym optyka, SerDes hosta i ustawienia FEC muszą być zgodne.

Przykład terenowy.W jednym z okien konserwacji łącze 200G było sprawne na obu końcach i przeszło szybki test ping, więc zostało rozłączone. Kilka godzin później monitorowanie oznaczonych słupków wspinaczkowych-błędów FEC i sporadycznych upadków. Przyczyną była niezgodność FEC: jedna strona miała włączoną funkcję RS-FEC, druga odziedziczyła profil, który ją wyłączał. Link „działał” wystarczająco długo, aby ukryć problem. Poprawka była banalna; lekcja była taka, że ​​na PAM4 potwierdzasz tryb FECzanimzamykasz zmianę, ponieważ link, który się świeci, to nie to samo, co link, który jest zdrowy.

Kompatybilność: czy można mieszać QSFP+, QSFP28 i QSFP56?

To tutaj marnuje się najwięcej prawdziwych pieniędzy. Moduły są wymienne mechanicznie; porty nie. Zasada wyjaśniająca niemal każdy przypadek jest prosta:

Port o wyższej-szybkości często może obsługiwać moduł o niższej-szybkości, ale port o niższej-prędkości nigdy nie będzie w stanie sterować modułem o wyższej-szybkości, chyba że dostawca wyraźnie to zaprojektował.

Moduł QSFP+ w porcie QSFP28?

Często tak -, gdy przełącznik pozwala ustawić ten port na tryb 40G. SerDes 100G można skonfigurować do profilu elektrycznego 40G, jakiego oczekuje optyka QSFP+, co sprawia, że ​​etapowe migracje 40G → 100G są praktyczne na tym samym sprzęcie. Problem polega na tym, że port musi reklamować tryb niższej-szybkości na liście obsługiwanych-optyk; dopasowanie mechaniczne to nie to samo, co tryb reklamowany.

Moduł QSFP28 w porcie QSFP+?

Nie. Port QSFP+ zapewnia jedynie interfejs elektryczny klasy 40G- i nie ma ścieżki, która umożliwiałaby pozyskiwanie sygnału o przepustowości 25 G-na-pasmę, sygnalizując zapotrzebowanie na technologię optyczną 100G. Moduł obsługuje i może nawet czytać swoją pamięć EEPROM, ale łącze nie może negocjować przepustowości do 100G. - Host po prostu nie ma linii, aby go zasilić. Klasycznym błędem jest oczekiwanie, że automatyczna-negocjacja wypełni tę lukę. Karta 100G QSFP28 SR4 wrzucona do klatki-tylko 40G będzie ciemna niezależnie od konfiguracji portu.

Moduł QSFP56 w porcie QSFP28?

Nie. QSFP56 wymaga pasów obsługujących 50G PAM4-; Port QSFP28 jest zbudowany dla 100G NRZ i nie ma ani szybkości na linię, ani ścieżki danych PAM4 do obsługi optyki 200G. Nie ma ustawienia oprogramowania, które konwertowałoby port 100G NRZ na port 200G PAM4.

Czy port QSFP56 może obsługiwać starsze moduły?

Często, ale tylko zgodnie z projektem. Wiele platform 200G udostępnia tryby 100G QSFP28 i 40G QSFP+ na tej samej klatce, dzięki czemu operatorzy mogą przeprowadzić aktualizację, jednak ta operacja wsteczna jest właściwością przełącznika ASIC i jego oprogramowania, a nie samej klatki QSFP56. Test polega na tym, czy dana optyka pojawia się na liście obsługiwanej przez dostawcę dla tej platformy i trybu. - Jeśli tak nie jest, zakładamy, że nie jest obsługiwana.

Kompatybilność z przerwami

Breakout to drugie, osobne źródło martwych linków, ponieważ zależy od trybu portuIsystemu operacyjnego, a nie tylko kabla. Każde pokolenie porusza się w obrębie własnej prędkości pasa:

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

Złącza wyglądają znajomo w przypadku różnych pokoleń, co właśnie jest pułapką: zespół 40G-do-4×10G to nie to samo, co zespół 100G-do-4×25G, nawet jeśli oba kończą się w ten sam sposób. Łącze przerwania nie działa, gdy port nadrzędny nie został ustawiony w trybie przerwania, gdy obraz systemu operacyjnego nie ujawnia tego konkretnego podziału lub gdy zdalny koniec nie może obsłużyć docelowej szybkości pasa – a łącze, które jest o połowę powiększone w czterech kanałach, jest trudniejsze do zdiagnozowania niż takie, które nigdy się nie pojawiło. Przed złożeniem zamówienia dopasuj zespół do prędkości portu i upewnij się, że platforma obsługuje dokładny podział. Kiedy optyka równoległa zasila wybicie, strona światłowodu jest zwykle zbudowanaKable rozłączające MTP/MPOdostosowany do liczby pasów.

Okablowanie i zasięg: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC i AOC

Generacja modułów to tylko połowa decyzji; odległość łącza, typ światłowodu i złącze to druga połowa. Poniższe wartości zasięgu są wartościami nominalnymi zdefiniowanymi przez IEEE 802.3 dla popularnych wariantów - dokładna odległość zawsze zależy od gatunku światłowodu i konkretnej optyki.

Łącza wielomodowe o krótkim-zasięgu

W rzędzie lub w poprzek hali domyślnie stosowana jest optyka SR4 w trybie równoległym wielomodowym. Warianty SR4 wszystkich trzech generacji działają na światłowodzie zakończonym MPO/MTP, więc okablowanie, które je zasila, jest zwykle zbudowane zKable krosowe MPO/MTPz prawidłową polaryzacją i mapowaniem pasa ruchu.

Zasięg jest tam, gdzie ugryzienia wielomodowe: przejście z 40G na 100G na tym samym okablowaniu OM3 skraca obsługiwany dystans, a 200G jest jeszcze węższe. Jeśli ponownie wykorzystujesz istniejące magistrale, potwierdź klasę światłowodu pod kątem specyfikacji światłowodu, zanim zatwierdzisz - nasz przeglądLimity odległości OM3 i OM4określa, gdzie kończy się każda ocena.

Linki jedno-trybowe

W przypadku dłuższych tras LR4, FR4, DR4, CWDM4 i PSM4 zapewniają różne kompromisy w zakresie odległości i architektury. Warianty WDM (FR4, LR4, CWDM4) łączą cztery długości fal w parę dupleksową, więc kończą siępodwójne złącza LC; równoległe warianty jedno-modowe (DR4, PSM4) utrzymują oddzielne włókna na linię i zamiast tego wykorzystują MPO/MTP.

Sam włókno ma takie samo znaczenie jak optyka na odległość. Zwykle jest to instalacja jednomodowa-Włókno OS2w przypadku-zakładów zewnętrznych i długich tras na terenie kampusu, a dopasowanie kategorii światłowodu do budżetu zasięgu światłowodu sprawia, że ​​łącze o długości 10 km mieści się w specyfikacji.

Łącza DAC i AOC

W przypadku przeskakiwania w-szafie lub-sąsiadującej szafie, bezpośrednio-podłączana miedź (DAC) i aktywny kabel optyczny (AOC) są często tańsze i prostsze niż osobna optyka i zworki. DAC to najtańsza-opcja w przypadku bardzo krótkich przebiegów miedzi; AOC jest lżejszy i sięga dalej niż miedź pasywna. Przy 50 G-na-ścieżkę PAM4 długość miedzi i jakość sygnału szybko stają się bezlitosne, więc pasywny przetwornik cyfrowo-analogowy, który radził sobie dobrze przy 25 G, może nie być zachowawczo przy długości miedzi 50 G - przy wyższych szybkościach.

Planowanie zasilania, FEC i ogrzewania

Szybsze pasy wymagają więcej przetwarzania sygnału, a przetwarzanie to objawia się ciepłem. Orientacyjnie można powiedzieć, że optyka 40G QSFP+ zwykle mieści się w zakresie ~1,5–3,5 W, 100G QSFP28 około 3,5–5 W, a optyka 200G QSFP56 często 5–7 W lub więcej, w zależności od wariantu. Nie musisz zgadywać: każdy moduł reklamuje swoje losowanie poprzezKlasy mocy SFF-8636utrzymywany przez komitet SNIA SFF, a zmiana wymusza maksymalną klasę na klatkę.

Per-port, który brzmi nieszkodliwie; w skali tak nie jest. Zwiększenie o 2 W na port w 32-portowym przełączniku 1RU dodaje około 64 W ciepła optycznego do obudowy, która była już szczelna termicznie, a w pełni zapełniona 64-portowa obudowa podwaja tę wartość. To wystarczy, aby przesunąć porty brzegowe poza ich limity temperatur, jeśli kierunek przepływu powietrza jest nieprawidłowy lub sąsiednie klatki również mają gorącą optykę.

Przykład terenowy.Gęsty przełącznik umieszczony-na-rackie w szafie został wyposażony w optykę o dużej{{2}mocy i długim-zasięgu w każdym porcie. Połączenia były sprawne, ale w ciągu jednego dnia podwozie zarejestrowało alarmy dotyczące temperatury w klatkach znajdujących się najbliżej wylotu-ciepłego powietrza. Nie było żadnych usterek w - przepływie powietrza w szafie, a budżet termiczny przełącznika na-port po prostu nie został zaplanowany dla tego zestawu elementów optycznych. Karty wróciły do ​​swoich parametrów po przesunięciu-optyki o dużej mocy z dala od gorącego narożnika i skorygowaniu kierunku przepływu powietrza. Zaplanowano przepustowość; ciepło nie miało miejsca.

Przed wdrożeniem modułu QSFP56 lub modułu QSFP28 o-mocy i długim-zasięgu należy zaplanować klasę mocy modułu, na którą pozwala przełącznik, kierunek przepływu powietrza (przód-do-tyłu vs tył-do-przodu), ograniczenia temperatury dostawcy, odczyty temperatury DOM w czasie rzeczywistym, czy sąsiednie porty również obsługują optykę o dużej-mocy oraz wydajność chłodzenia szafy. A ponieważ zamknięcie łączy PAM4 zależy od RS-FEC, ustaw tryb FEC dla obu końców przed oknem zmiany, a nie w jego trakcie.

Wybór według scenariusza

Zamiast ogólnego „wybierz najszybszy”, dopasuj optykę do sytuacji. Poniższa tabela przedstawia najczęściej pojawiające się przypadki.

QSFP28 vs QSFP56: która ścieżka aktualizacji ma sens?

Pozostań na QSFP28, gdy sieć ma solidną prędkość 100G, warstwa serwerowa to 25G, a priorytetem jest dojrzała cena i niskie ryzyko. Przejdź na QSFP56, gdy warstwa dostępu rzeczywiście ma przepustowość 50 G lub kręgosłup jest przeciążony przy przepustowości 100 G, a platforma, okablowanie i plan FEC są gotowe na PAM4-. Decydującym pytaniem nie jest „czy 200G jest szybsze” -, ale oczywiście „czy reszta łącza obsługuje obecnie PAM4 i czy za dwa lata 200G nadal będzie właściwym poziomem, czy też budżet powinien wzrosnąć w stronę 400G”.

Kiedy nie wybierać QSFP56

Pomiń QSFP56, jeśli Twoje porty nie obsługują 50G PAM4, jeśli dostęp do serwera nadal wynosi 10G lub 25G (łącze wysyłające 200G będzie bezczynne), jeśli szafa nie jest w stanie wchłonąć dodatkowego ciepła na-port lub jeśli Twój plan działania przeskoczy do 400G na tyle szybko, że 200G stanie się osieroconym krokiem pośrednim. Kupno optyki 200G do portu, który nie obsługuje PAM4, to najdroższa wersja błędu w dopasowaniu kształtu.

QSFP56 kontra QSFP-DD

Jeśli projektujesz nowy materiał z wyraźną ścieżką do 400G, warto porównać QSFP-DD z QSFP56. QSFP-DD dodaje drugi rząd torów elektrycznych (osiem zamiast czterech) i jest typowym formatem dla sieci 400G, a jednocześnie umożliwia obsługę optyki o niższej-prędkości na wielu platformach. Nie oznacza to spadku-zastąpienia w każdym przypadku użycia QSFP56, chociaż - wybór zależy od platformy przełącznika, planu podziału, budżetu na optykę i planu działania dotyczącego przepustowości. NaszPrzegląd techniczny QSFP-DDprzechodzi tam, gdzie pasuje w porównaniu do czterech pokoleń czterech{0}}pasów.

Co sprawdzić w arkuszu danych przełącznika

O większości błędów-łączy decyduje arkusz danych, a nie szafa. Zanim złożysz zamówienie, przeczytaj dokumentację platformy, aby poznać następujące szczegóły:

1. Tryby prędkości na-port faktycznie obsługiwane przez klatkę (40G / 100G / 200G), a nie tylko typ złącza.
2. Obsługiwana-optyka lub matryca zgodności dla konkretnej platformy i wersji oprogramowania.
3. Które przerwanie dzieli obraz systemu operacyjnego eksponowany na tym porcie (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. Maksymalna klasa mocy modułu na klatkę oraz wszelkie ograniczenia w przypadku zapełnienia sąsiednich portów.
5. Domyślne i konfigurowalne tryby FEC dla każdej prędkości.
6. Kierunek przepływu powietrza w obudowie i zakres znamionowej temperatury roboczej.

Typowe błędy, których należy unikać

Pięć najczęściej powtarzających się: zakup najszybszej optyki bez sprawdzania obsługiwanych trybów portu; zakładając, że dopasowanie mechaniczne jest równe kompatybilności elektrycznej; ponowne użycie kabla rozłączającego innej generacji; pozostawienie niedopasowanego FEC na łączu PAM4; i planuj przepustowość, zapominając o nagrzewaniu się-szybszej optyki w gęstym przełączniku. Każdy z nich jest tani do uniknięcia na papierze i kosztowny w ściganiu, gdy sprzęt jest już zużyty.

Kluczowe dania na wynos

QSFP+, QSFP28 i QSFP56 współdzielą cztero-pasmową kopertę, ale obsługują trzy różne poziomy sieci: 40G, 100G i 200G, przy czym QSFP56 przechodzi na terytorium PAM4. Wybierz port przełącznika na zewnątrz, a nie od wewnątrz. - Przed zakupem potwierdź obsługiwane tryby prędkości, listę optyki, obsługę przerwań, światłowód i złącze, zasięg, FEC i budżet termiczny. Obecnie w przypadku sieci 100G praktyczną wartością domyślną pozostaje QSFP28; QSFP+ nadal obejmuje starszą technologię 40G; a QSFP56 to właściwe rozwiązanie w przypadku prawdziwej gęstości 200G, ale tylko wtedy, gdy całe łącze - port, układ optyczny, kabel, FEC i chłodzenie - jest do tego zaprojektowane.