QSFP проти QSFP28 проти QSFP56: швидкість та сумісність

QSFP, QSFP28 і QSFP56 постійно змішуються, оскільки вони мають однакову компактну чотири-смугову форму. Однак вони не є трансиверами одного покоління. Найшвидший спосіб тримати їх прямо за допомогою швидкості Ethernet:QSFP+ створено для 40G, QSFP28 для 100G і QSFP56 для 200G.Усе, що спотикає людей після - підтримки портів, сигналізації, прориву, FEC і температурної поведінки -, випливає з цього.

Одна примітка про назву, перш ніж ми почнемо, тому що це спричиняє реальні помилки закупівель. У цьому посібнику, коли ми пишемо "QSFP" окремо, ми маємо на увазі оригінальне покоління 40G, яке зазвичай позначають у промисловостіQSFP+. Простий термін «QSFP» також використовується вільно для всієї сім’ї, тому елемент рядка, у якому лише написано «QSFP optic», майже нічого не говорить про його швидкість. Ми повернемося до цього в наступному розділі.

Якщо ви плануєте оновити або купувати оптику для певного комутатора, не вибирайте форму модуля. Модуль QSFP28 потрапляє в клітку 40G і все одно не з’єднується, оскільки порт комутатора -, а не трансивер - визначає електричний інтерфейс, швидкість передачі даних і поведінку мікропрограми, за якою фактично працює з’єднання.

QSFP+ проти QSFP28 проти QSFP56

QSFP проти QSFP+: вони однакові?

Це питання руйнує більше замовлень, ніж будь-яка проблема сумісності. Коротка відповідь:QSFP — родина; QSFP+ є одним із його членів.

QSFP означає Quad Small Form-factor Pluggable. «Quad» — це чотири-смуговий дизайн, який зберігає кожне покоління; що змінюється від одного покоління до наступного, так це швидкість кожної смуги. QSFP+ був першим широко розгорнутим членом, який мав чотири смуги 10G для 40G Ethernet. Оскільки він з’явився першим, «QSFP» і «QSFP+» стали взаємозамінними в таблицях даних, замовленнях на закупівлю та комутаторах CLI, і ця звичка залишилася навіть після появи поколінь 100G і 200G.

Отже, коли ви бачите «QSFP» без номера, сприймайте це як неоднозначне та вирішіть це, перш ніж купувати: оптика 40G QSFP+ і оптика 100G QSFP28 виглядають ідентичними в лотку, але не взаємозамінні в порту. Механічна оболонка, інтерфейс керування I²C і карта пам’яті SFF-8636 є спільними для сімейства QSFP/QSFP28, саме тому дві дуже різні оптики можна сплутати при погляді. Швидке відображення, яке витримується на практиці:

• QSFP+- 40G, чотири смуги 10G NRZ.
• QSFP28- 100G, чотири смуги 25G-класу NRZ.
• QSFP56- 200G, чотири смуги 50G-класу PAM4.

• 

Основна різниця: швидкість руху та сигналізація

Вся родина масштабується однаково: тримайте чотири смуги, натискайте більше бітів на кожну. Кожен ступінь швидкості визначаєтьсяСтандарти IEEE 802.3 Ethernet, тому сумісна оптика від одного постачальника взаємодіє з сумісним портом від іншого.

QSFP+: чотири смуги 10G (40G)

Модуль 40G QSFP+ SR4 працює з чотирма смугами передачі та чотирма смугами прийому по паралельному багатомодовому оптоволокну, яке зазвичай завершується роз’ємом MPO/MTP; однорежимний-варіант LR4 мультиплексує чотири довжини хвилі на дуплексну пару LC для охоплення 10 км. QSFP+ все ще займає своє місце в застарілих ядрах 40G, тестових стендах і-цінових зв’язках. Це втрачає сенс, коли ваш доступ до сервера переходить на 25G або 50G, оскільки порт 40G стає вузьким місцем, а не оптикою.

QSFP28: чотири смуги 25G (100G)

QSFP28 зберігає схему з чотирма-смугами, але кожну смугу підвищує до 25G-класу NRZ, що зробило його робочою конячкою 100G leaf-волокон. Один порт QSFP28 передає 100G, а на комутаторах, які відображають режим, він поділяється на чотири канали 25G SFP28 - чистий матч для стійок, повних серверів 25G, які живлять висхідні канали 100G. Його екосистема глибока (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4, а також DAC і AOC), тому він залишається безпечним стандартом для нових збірок 100G.

QSFP56: чотири смуги 50G PAM4 (200G)

QSFP56 знову подвоює порт до 200G, запускаючи чотири смуги 50G, і, щоб розмістити 50G на смузі, він перемикається з сигналізації NRZ на PAM4. NRZ надсилає один біт на символ, використовуючи два рівні; PAM4 надсилає два біти на символ, використовуючи чотири рівні. Це пакує більше даних з тією самою швидкістю передачі, але чотири рівні розташовані ближче один до одного, тому канал набагато менш стійкий до шуму, відображень і маргінальних каналів. Практичним наслідком є ​​те, що QSFP56 не є «швидшим QSFP28» - це інше покоління електроенергії, і він очікує, що порт, мікропрограмне забезпечення та партнер по з’єднанню будуть розроблені для PAM4.

NRZ проти PAM4: чому це змінює техніку

Перехід до PAM4 є найбільшою причиною, чому розгортання QSFP56 не вдається, ніж розгортання QSFP28. З NRZ приймач вибирає лише між двома станами, тому око широко розплющено, а запас прощає. За допомогою PAM4 приймач має розділяти чотири стани в одному вікні напруги, що зменшує кожне око приблизно до третини висоти та змушує зв’язок сильно спиратися на DSP і пряму корекцію помилок.

Ось чому FEC перестає бути необов’язковим. 50G-на-смугу PAM4 стандартизовано вIEEE 802.3cd, який вимагає RS-FEC для цих інтерфейсів; виправлення помилок є частиною способу закриття посилання, а не ручкою налаштування, яку можна вимкнути. Розглядайте канал 200G як систему, де оптика, хост SerDes і параметри FEC повинні погоджуватися.

Польовий приклад.Під час одного періоду технічного обслуговування зв’язок 200G з обох кінців був чистим і пройшов швидкий тест ping, тому його було виписано. Через кілька годин, моніторинг позначених альпіністських постів-помилок FEC і періодичних падінь. Причиною була невідповідність FEC: на одній стороні був увімкнений RS-FEC, на іншій успадкований профіль, який його вимкнув. Посилання «працювало» рівно стільки, щоб приховати проблему. Виправлення було тривіальним; Урок полягав у тому, що на PAM4 ви підтверджуєте режим FECранішеви закриваєте зміну, тому що посилання, яке світиться, не те саме, що посилання, яке працює.

Сумісність: чи можна поєднувати QSFP+, QSFP28 і QSFP56?

Саме тут витрачається більшість справжніх грошей. Модулі механічно взаємозамінні; порти ні. Правило, яке пояснює майже кожен випадок, просте:

Порт з вищою-швидкісністю часто може керувати модулем із нижчою-швидкісністю, але порт із нижчою-швидкісністю ніколи не може керувати модулем із вищою-швидкісністю, якщо це явно не передбачено постачальником.

Модуль QSFP+ у порту QSFP28?

Часто так -, коли комутатор дозволяє встановити цей порт у режим 40G. 100G SerDes можна налаштувати до електричного профілю 40G, якого очікує оптика QSFP+, що робить поетапну міграцію 40G→100G практичною на тому самому обладнанні. Заковика в тому, що порт має оголосити режим нижчої-швидкості у списку підтримуваної-оптики; механічне припасування не те саме, що рекламований режим.

Модуль QSFP28 у порту QSFP+?

Ні. Порт QSFP+ забезпечує лише електричний інтерфейс класу 40G-, і не існує шляху для джерела 25G-на-смугу, що сигналізує про потреби оптики 100G. Модуль розміщується та може навіть зчитувати свою EEPROM, але канал не може узгодити до 100G - хост просто не має смуг для його живлення. Очікування автоматичного-узгодження для подолання цього розриву є класичною помилкою: 100G QSFP28 SR4, опущений у 40G-тільки комірку, залишається темним незалежно від того, як налаштовано порт.

Модуль QSFP56 у порту QSFP28?

Ні. Для QSFP56 потрібні смуги з підтримкою 50G PAM4-; порт QSFP28 створений для 100G NRZ і не має ні швидкості на смугу, ні шляху даних PAM4 для роботи оптики 200G. Немає налаштувань програмного забезпечення, які перетворюють порт 100G NRZ у порт 200G PAM4.

Чи може порт QSFP56 запускати старіші модулі?

Часто, але тільки задумом. Багато платформ 200G надають режими 100G QSFP28 і 40G QSFP+ в одній клітці, щоб оператори могли провести оновлення, але ця зворотна робота є властивістю ASIC комутатора та його програмного забезпечення, а не самої клітки QSFP56. Перевірка полягає в тому, чи з’являється оптика у списку підтримуваних постачальником для цієї платформи та режиму - якщо ні, припустимо, що вона не підтримується.

Проривна сумісність

Breakout — це друге, окреме джерело мертвих посилань, оскільки воно залежить від режиму портуіопераційну систему, а не лише кабель. Кожне покоління виривається на свою смугу руху:

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

З’єднувачі виглядають знайомими для різних поколінь, і саме в цьому полягає пастка: збірка 40G-–-4×10G – це не те ж саме, що збірка 100G-–-4×25G, навіть якщо обидва завершуються однаково. Посилання прориву не вдається, якщо батьківський порт не переведено в режим розриву, коли образ ОС не відображає це конкретне розділення або коли дальній кінець не може запустити цільову швидкість смуги, а зв’язок, який працює наполовину через чотири канали, важче діагностувати, ніж той, який ніколи не відкривався. Перш ніж замовляти, підберіть збірку до швидкості порту та переконайтеся, що платформа підтримує точний розподіл. Коли паралельна оптика живить прорив, сторона волокна зазвичай побудована зПроривні кабелі MTP/MPOрозміром до кількості смуг.

Кабелі та радіус дії: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC та AOC

Генерація модуля - це лише половина рішення; відстань зв'язку, тип волокна та з'єднувач - інша половина. Наведені нижче цифри охоплення є номінальними значеннями, визначеними стандартом IEEE 802.3 для поширених варіантів - точна відстань завжди залежить від класу волокна та конкретної оптики.

Короткі-багатомодові посилання

Усередині ряду або поперек залу за замовчуванням використовується оптика SR4 через паралельний багатомодовий режим. Варіанти SR4 усіх трьох поколінь працюють на волокні з кінцевими MPO/MTP, тому кабелі, які їх живлять, зазвичай будуються зПатч-корди MPO/MTPз дотриманням правильної полярності та смуги руху.

Досяжність – це те, де багатомодовий кусається: перехід від 40G до 100G за тим самим кабелем OM3 скорочує підтримувану відстань, а 200G ще менше. Якщо ви повторно використовуєте існуючі магістралі, перевірте клас волокна відповідно до специфікацій оптики, перш ніж використовувати - наш оглядОбмеження відстані OM3 і OM4вказує, де кожна оцінка є верхньою.

Однорежимні-посилання

Для тривалих перевезень LR4, FR4, DR4, CWDM4 і PSM4 забезпечують різні компроміси-відстаней і архітектури. Варіанти WDM (FR4, LR4, CWDM4) згортають чотири довжини хвилі в дуплексну пару, тому вони закінчуютьсядуплексні роз'єми LC; Паралельні одномодові-варіанти (DR4, PSM4) зберігають окремі волокна на смугу та використовують натомість MPO/MTP.

Саме волокно має таке ж значення, як і оптика на відстані. Зазвичай це-моднорежимний заводOS2 волокнодля зовнішніх-заводів і довгих прокладок у кампусі, а відповідність категорії оптоволокна бюджету охоплення оптики – це те, що зберігає 10-кілометрове з’єднання в межах специфікації.

Посилання DAC і AOC

Для-стійки або суміжних-стійок стрибків мідний-прямий під’єднання (DAC) і активний оптичний кабель (AOC) часто дешевші та простіші, ніж окрема оптика та перемички. ЦАП є найнижчим-варіантом для дуже коротких серій міді; AOC легший і досягає більшої відстані, ніж пасивна мідь. При 50G-на-смугу PAM4 довжина міді та якість сигналу стають невблаганними швидко, тому пасивний ЦАП, який був у порядку на 25G, може не мати 50G - довжини міді на більш високій швидкості.

Потужність, FEC і теплове планування

Швидші смуги потребують більшої обробки сигналу, і ця обробка проявляється як тепло. Орієнтовно, оптика 40G QSFP+ зазвичай знаходиться в діапазоні ~1,5–3,5 Вт, 100G QSFP28 — приблизно 3,5–5 Вт, а 200G QSFP56 — часто 5–7 Вт або більше залежно від варіанту. Вам не потрібно вгадувати: кожен модуль рекламує свій розіграш черезКласи потужності SFF-8636підтримується комітетом SNIA SFF, і комутатор забезпечує максимальний клас для кожної клітки.

Per-порт, який звучить нешкідливо; у масштабі це не так. Збільшення на 2 Вт на порт у 32-портовому комутаторі 1RU додає приблизно 64 Вт оптичного тепла до шасі, яке вже було термічно герметичним, а повністю заповнений 64-портовий блок подвоює це. Цього достатньо, щоб перевищити температурні межі краєвих портів, якщо напрям повітряного потоку неправильний або сусідні камери також запускають гарячу оптику.

Польовий приклад.Щільний комутатор--у верхній частині-стійки був заповнений високо{2}}потужною-оптикою великого радіусу дії в кожному порту. З’єднання були справними, але протягом дня шасі зареєструвало сигнали тривоги про температуру в клітках, найближчих до виходу теплого-повітря. Нічого не було дефектного - повітряний потік у стійці та комутатор на-порт теплового бюджету просто не були заплановані для цієї оптичної суміші. Карти повернулися до своїх характеристик після того, як оптику високої потужності-відмінили від гарячого кута та виправили напрямок повітряного потоку. Пропускна здатність була запланована; тепла не було.

Перед розгортанням QSFP56 або високої-потужності-досяжності-QSFP28, сплануйте клас потужності модуля, який дозволяє комутатор, напрямок повітряного потоку (перед-до-заду чи ззаду-до-переду), температурні обмеження постачальника, живі показники температури DOM, чи мають сусідні порти також високу-потужну оптику та стійку потужність охолодження. А оскільки зв’язки PAM4 закриваються від RS-FEC, установіть режим FEC для обох кінців перед вікном змін, а не під час нього.

Вибір за сценарієм

Замість загального «вибери найшвидший», підберіть оптику до ситуації. Таблиця нижче охоплює випадки, які виникають найчастіше.

QSFP28 проти QSFP56: який шлях оновлення має сенс?

Залишайтеся на QSFP28, коли мережа надійно 100G, серверний рівень – 25G, а пріоритетом є зріла ціна та низький ризик. Переходьте до QSFP56, коли рівень доступу справді становить 50G або хребет перевантажений на 100G, а платформа, кабелі та план FEC готові до PAM4-. Вирішальне питання полягає не в тому, «чи 200G швидший» -, очевидно, це так, а в тому, «чи решта зв’язку підтримує PAM4 сьогодні, і чи буде 200G правильним рівнем через два роки, чи варто збільшити бюджет до 400G».

Коли не варто вибирати QSFP56

Пропустіть QSFP56, якщо ваші порти не підтримують 50G PAM4, якщо доступ до сервера все ще становить 10G або 25G (висхідна лінія зв’язку 200G буде простоювати), якщо стійка не може поглинати додаткове тепло на-порт, або якщо ваша дорожня карта стрибає до 400G настільки швидко, що 200G стає проміжним кроком, що не працює. Купівля оптики 200G для порту, який не підтримує PAM4, є найдорожчою версією-помилки підбору форми.

QSFP56 проти QSFP-DD

Якщо ви розробляєте нову структуру з чітким шляхом до 400G, QSFP-DD варто порівняти з QSFP56. QSFP-DD додає другий ряд електричних смуг (вісім замість чотирьох) і є загальним форм-фактором для 400G, залишаючись здатним розміщувати нижчу-швидкісну оптику на багатьох платформах. Це не-заміна для кожного випадку використання QSFP56, хоча - вибір залежить від вашої платформи комутатора, плану прориву, бюджету оптики та плану пропускної здатності. нашТехнічний огляд QSFP-DDпроходить через те, що йому підходить, відносно чотирьох-поколінь смуг.

Що перевірити в таблиці даних Switch

Більшість несправностей-з’єднання вирішуються на основі таблиці даних, а не в стійці. Перш ніж оформити замовлення на купівлю, прочитайте документацію платформи, щоб дізнатися про такі особливості:

1. Режими швидкості для-порту, які фактично підтримує клітка (40G/100G/200G), а не лише тип роз’єму.
2. Підтримувана-оптика чи матриця сумісності для конкретної платформи та випуску програмного забезпечення.
3. Який прорив розділяє зображення ОС на цьому порту (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. Максимальний клас потужності модуля на клітку та будь-які обмеження, коли сусідні порти заповнені.
5. Стандартні та настроювані режими FEC для кожної швидкості.
6. Напрямок повітряного потоку шасі та номінальний діапазон робочих температур.

Поширені помилки, яких слід уникати

П’ять, які найчастіше повторюються: купівля найшвидшої оптики без перевірки підтримуваних режимів порту; припущення, що механічне підгонка дорівнює електричній сумісності; повторне використання проривного кабелю іншого покоління; залишення невідповідності FEC на каналі PAM4; і планувати пропускну здатність, забуваючи про нагрівання, яке додає-високошвидкісна оптика щільному комутатору. Кожен з них дешевий, щоб уникнути його на папері, і дорогий, щоб переслідувати його, коли спорядження складено.

Ключові висновки

QSFP+, QSFP28 і QSFP56 мають спільний чотири-конверт, але обслуговують три різні рівні мережі: 40G, 100G і 200G, при цьому QSFP56 перетинає територію PAM4. Вибирайте з порту комутатора назовні, а не з оптики всередину - перед покупкою перевірте підтримувані режими швидкості, список оптики, підтримку прориву, оптоволокно та з’єднувач, охоплення, FEC та бюджет тепла. Для 100G сьогодні QSFP28 залишається практичним стандартом; QSFP+ все ще охоплює старі 40G; і QSFP56 є правильним закликом до справжньої щільності 200G, але лише тоді, коли весь канал -, порт, оптика, кабель, FEC і охолодження - розроблені для цього.