QSFP против QSFP28 против QSFP56: скорость и совместимость

QSFP, QSFP28 и QSFP56 постоянно путают, поскольку они имеют одну и ту же компактную четырех-подключаемую форму. Однако это трансиверы разных поколений. Самый быстрый способ сохранить их прямыми — использовать скорость Ethernet:QSFP+ создан для 40G, QSFP28 для 100G и QSFP56 для 200G.Из этого вытекает все, что сбивает людей с толку после - поддержки портов, сигнализации, прорыва, FEC и температурного поведения -.

Одно замечание, прежде чем мы начнем, потому что это приводит к реальным ошибкам в закупках. В этом руководстве, когда мы пишем «QSFP», мы имеем в виду исходное поколение 40G, которое в отрасли обычно называютКСФП+. Простой термин «QSFP» также широко используется для всего семейства, поэтому позиция, в которой просто написано «оптический QSFP», почти ничего не говорит вам о его скорости. Мы вернемся к этому в следующем разделе.

Если вы планируете модернизацию или покупаете оптику для конкретного коммутатора, не выбирайте форму модуля. Модуль QSFP28 аккуратно вставляется в клетку 40G и по-прежнему не подключается, поскольку порт коммутатора -, а не трансивер -, определяет электрический интерфейс, скорость передачи данных и поведение встроенного ПО, на котором фактически работает канал.

QSFP+ против QSFP28 против QSFP56

QSFP против QSFP+: они одинаковы?

Это вопрос, который срывает больше заказов, чем любая проблема совместимости. Короткий ответ:QSFP — это семья; QSFP+ является одним из ее членов.

QSFP означает Quad Small Form Pluggable. «Квадро» – это четырехполосная-схема, которая сохраняется в каждом поколении; что меняется от одного поколения к другому, так это скорость каждой полосы движения. QSFP+ был первым широко распространенным участником, имеющим четыре линии 10G для 40G Ethernet. Поскольку он появился первым, «QSFP» и «QSFP+» стали взаимозаменяемыми в таблицах данных, заказах на покупку и интерфейсах командной строки коммутатора, и эта привычка сохранилась даже после появления поколений 100G и 200G.

Поэтому, когда вы видите «QSFP» без номера, воспринимайте это как двусмысленное и решите проблему перед покупкой: оптика 40G QSFP+ и оптика 100G QSFP28 выглядят одинаково в лотке, но не являются взаимозаменяемыми в порте. Механический корпус, интерфейс управления I²C и карта памяти SFF-8636 являются общими для всех устройств семейства QSFP/QSFP28, и именно поэтому две совершенно разные оптики можно спутать с первого взгляда. Быстрое сопоставление, которое применимо на практике:

• КСФП+- 40G, четыре полосы 10G NRZ.
• КСФП28- 100G, четыре полосы NRZ класса 25G-.
• КСФП56- 200G, четыре полосы PAM4 класса 50G-.

• 

Основное отличие: скорость полосы движения и сигнализация.

Вся семья масштабируется одинаково: сохраните четыре полосы, переместите больше битов вниз по каждой. Каждый класс скорости определяетсяСтандарты Ethernet IEEE 802.3, поэтому совместимая оптика одного поставщика взаимодействует с совместимым портом другого.

QSFP+: четыре линии 10G (40G)

Модуль 40G QSFP+ SR4 управляет четырьмя линиями передачи и четырьмя линиями приема по параллельному многомодовому оптоволоконному кабелю, обычно заканчивающемуся разъемом MPO/MTP; одномодовый вариант LR4 мультиплексирует четыре длины волны в дуплексную пару LC для дальности действия 10 км. QSFP+ по-прежнему занимает свое место в устаревших ядрах 40G, испытательных стендах и чувствительных к цене каналах. Это перестает иметь смысл в тот момент, когда доступ к вашему серверу перешел на 25G или 50G, потому что порт 40G становится узким местом, а не оптикой.

QSFP28: четыре линии 25G (100G)

QSFP28 сохраняет четырехполосную-схему, но повышает класс каждой полосы до 25G-класса NRZ, что делает его рабочей лошадкой среди листовой-корневой ткани 100G. Один порт QSFP28 передает 100G, а на коммутаторах, поддерживающих этот режим, он разделяется на четыре канала SFP28 25G -, что идеально подходит для стоек, заполненных серверами 25G, питающими восходящие каналы 100G. Его экосистема глубока (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4, а также DAC и AOC), что отчасти объясняет, почему он остается безопасным стандартом для новых сборок 100G.

QSFP56: четыре линии 50G PAM4 (200G)

QSFP56 снова удваивает количество портов до 200G, запуская четыре линии 50G, а для размещения 50G в полосе он переключается с сигнализации NRZ на сигнализацию PAM4. NRZ отправляет один бит на символ, используя два уровня; PAM4 отправляет два бита на символ, используя четыре уровня. При этом упаковывается больше данных при той же скорости передачи, но четыре уровня расположены ближе друг к другу, поэтому канал гораздо менее устойчив к шуму, отражениям и пограничным каналам. Практическим следствием является то, что QSFP56 не является «более быстрым QSFP28» -, это другое электрическое поколение, и ожидается, что порт, прошивка и партнер по каналу связи будут разработаны для PAM4.

NRZ против PAM4: почему это меняет технику

Переход на PAM4 — единственная главная причина, по которой развертывание QSFP56 терпит неудачу, чего не произошло при развертывании QSFP28. При использовании NRZ приемник выбирает только между двумя состояниями, поэтому взгляд широк и запас прощает. При использовании PAM4 приемнику приходится разделять четыре состояния в одном и том же окне напряжения, что сжимает каждый глазок примерно до трети высоты и заставляет канал сильно опираться на DSP и прямое исправление ошибок.

Вот почему FEC перестает быть необязательным.. 50G-на-полосу PAM4 был стандартизирован вИЭЭЭ 802.3кд, который требует RS-FEC для этих интерфейсов; исправление ошибок — это часть способа закрытия ссылки, а не ручка настройки, которую можно отключить. Рассматривайте канал 200G как систему, в которой оптика, SerDes хоста и настройки FEC должны быть согласованы.

Полевой пример.В одном окне обслуживания канал 200G оказался чистым на обоих концах и прошел быстрый пинг-тест, поэтому он был отключен. Несколько часов спустя отслеживание отмеченных ошибок -FEC и периодических падений. Причиной было несоответствие FEC: на одной стороне был включен RS-FEC, а другая унаследовала профиль, отключивший его. Ссылка «работала» ровно настолько, чтобы скрыть проблему. Исправление было тривиальным; урок был в том, что на PAM4 вы подтверждаете режим FECдовы закрываете изменение, потому что светящаяся ссылка — это не то же самое, что исправная ссылка.

Совместимость: можно ли смешивать QSFP+, QSFP28 и QSFP56?

Именно здесь тратится большая часть реальных денег. Модули механически взаимозаменяемы; портов нет. Правило, объясняющее почти каждый случай, просто:

Порт с более высокой-скоростью часто может управлять модулем с более низкой-скоростью, но порт с более низкой-скоростью никогда не сможет управлять модулем с более высокой-скоростью, если поставщик явно не разработал это специально.

Модуль QSFP+ в порту QSFP28?

Часто да, -, когда коммутатор позволяет установить для этого порта режим 40G. SerDes 100G можно настроить в соответствии с электрическим профилем 40G, ожидаемым для оптики QSFP+, что делает поэтапный переход 40G→100G практичным на одном и том же оборудовании. Загвоздка в том, что порт должен объявлять режим более низкой-скорости в списке поддерживаемой-оптики; Механическая посадка — это не то же самое, что рекламируемый режим.

Модуль QSFP28 в порту QSFP+?

Нет. Порт QSFP+ обеспечивает только электрический интерфейс класса 40G-, и у него нет пути для передачи сигнала 25G-на-линию, сигнализирующего, что требуется оптическая сеть 100G. Модуль размещается и может даже читать свою EEPROM, но канал не может согласовывать скорость до 100G -, у хоста просто нет полос для его подачи. Ожидание, что автоматическое-согласование восполнит этот пробел, является классической ошибкой: 100G QSFP28 SR4, помещенный в клетку только 40G-, остается темным независимо от того, как настроен порт.

Модуль QSFP56 в порту QSFP28?

Нет. QSFP56 нужны линии с поддержкой 50G PAM4-; порт QSFP28 создан для 100G NRZ и не имеет ни скорости на полосу, ни канала передачи данных PAM4 для работы оптики 200G. Не существует настройки программного обеспечения, которая преобразует порт 100G NRZ в порт 200G PAM4.

Может ли порт QSFP56 работать с более старыми модулями?

Часто, но только намеренно. Многие платформы 200G предоставляют режимы 100G QSFP28 и 40G QSFP+ в одной и той же клетке, что позволяет операторам выполнить обновление, однако эта обратная работа является свойством ASIC коммутатора и его программного обеспечения, а не самой клетки QSFP56. Проверка заключается в том, присутствует ли оптика в списке поддерживаемых поставщиком для этой платформы и режима -, если нет, предположим, что она не поддерживается.

Совместимость с прорывом

Breakout — это второй, отдельный источник неработающих ссылок, поскольку он зависит от режима порта.иоперационная система, а не только кабель. Каждое поколение вырывается со своей скоростью:

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

Разъемы выглядят знакомыми для разных поколений, и в этом и есть ловушка: сборка 40G-–-4×10G — это не то же самое, что сборка 100G-–-4×25G, даже если обе они завершаются одинаково. Коммутационный канал выходит из строя, когда родительский порт не переведен в режим коммутации, когда образ ОС не отображает это конкретное разделение или когда дальний конец не может поддерживать целевую скорость линии - и канал, который наполовину работает по четырем каналам, труднее диагностировать, чем тот, который никогда не возникал. Перед заказом сопоставьте сборку со скоростью порта и убедитесь, что платформа поддерживает точное разделение. Когда параллельная оптика питает отвод, сторона волокна обычно состоит изОтводные кабели MTP/MPOразмер соответствует количеству полос движения.

Прокладка кабелей и радиус действия: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC и AOC

Генерация модуля — это только половина решения; расстояние соединения, тип волокна и разъем — это вторая половина. Приведенные ниже значения радиуса действия являются номинальными значениями, определенными стандартом IEEE 802.3 для распространенных вариантов - точное расстояние всегда зависит от класса волокна и конкретной оптики.

Многорежимные каналы-с коротким радиусом действия

Внутри ряда или через зал по умолчанию используется оптика SR4 с параллельным многомодовым подключением. Варианты SR4 всех трех поколений работают на оптоволокне с оконцеванием MPO/MTP, поэтому питающие их кабели обычно изготавливаются изПатч-корды MPO/MTPс правильной полярностью и отображением полос.

Охват — это то место, где многомодовые возможности эффективны: переход от 40G к 100G по одному и тому же кабелю OM3 сокращает поддерживаемое расстояние, а 200G еще меньше. Если вы повторно используете существующие магистрали, убедитесь, что класс волокна соответствует характеристикам оптики, прежде чем передавать - наш обзорОграничения расстояния OM3 и OM4показывает, где каждая оценка достигает максимума.

Однорежимные-ссылки

Для дальних перевозок LR4, FR4, DR4, CWDM4 и PSM4 обеспечивают различные компромиссы по расстоянию и архитектуре-. Варианты WDM (FR4, LR4, CWDM4) объединяют четыре длины волны в дуплексную пару, поэтому они заканчиваютсядуплексные разъемы LC; параллельные одномодовые варианты-(DR4, PSM4) сохраняют отдельные волокна на полосу и вместо этого используют MPO/MTP.

Само волокно имеет такое же значение, как и оптика на расстоянии. Однорежимная установка обычноОптоволокно OS2для использования за пределами-завода и на длинных трассах кампуса, а соответствие категории волокна бюджету охвата оптики – это то, что позволяет обеспечить связь длиной 10 км в рамках технических требований.

Ссылки DAC и AOC

Для соединений в-стойке или соседних-стойках прямое-подключение медного кабеля (DAC) и активного оптического кабеля (AOC) зачастую дешевле и проще, чем отдельная оптика плюс перемычки. ЦАП — самый дешевый-вариант для очень коротких медных участков; AOC легче и действует дальше, чем пассивная медь. При 50G-на-канал PAM4 длина медного кабеля и качество сигнала быстро становятся неумолимыми, поэтому пассивный ЦАП, который был хорош при 25G, может не соответствовать консервативной длине медного кабеля размером 50G - на более высоких скоростях.

Энергетическое, FEC и тепловое планирование

Более быстрые линии требуют большей обработки сигнала, и эта обработка проявляется в виде тепла. Приблизительно: оптика 40G QSFP+ обычно находится в диапазоне ~ 1,5–3,5 Вт, 100G QSFP28 — около 3,5–5 Вт, а 200G QSFP56 — 5–7 Вт или более в зависимости от варианта. Вам не придется гадать: каждый модуль объявляет о своем розыгрыше черезКлассы мощности SFF-8636поддерживается комитетом SNIA SFF, а коммутатор устанавливает максимальный класс на клетку.

По-порту это кажется безобидным; в масштабе это не так. Увеличение на 2 Вт на порт в 32-портовом коммутаторе высотой 1RU добавляет примерно 64 Вт оптического тепла к корпусу, который и без того термически герметичен, а полностью заполненный 64-портовый блок удваивает это значение. Этого достаточно, чтобы выйти за пределы температурных ограничений краевых портов, если направление воздушного потока неправильное или в соседних клетках также работает горячая оптика.

Полевой пример.Плотный-коммутатор{1}}стойки был оснащен высокомощной-оптической системой с большим-дальностью действия в каждом порту. Линии связи были исправны, но в течение дня шасси зарегистрировало сигналы тревоги о температуре в клетках, ближайших к выходу теплого-воздуха. Ничто не было дефектным - воздушный поток стойки и тепловой баланс каждого порта коммутатора просто не были запланированы для этого оптического сочетания. Карты вернулись к своим характеристикам после перестановки-оптики высокой мощности в сторону от горячего угла и корректировки направления воздушного потока. Пропускная способность была запланирована; тепла не было.

Прежде чем развертывать QSFP56 или QSFP28 с высокой-мощностью и длинной-достигаемостью, спланируйте класс мощности модуля, который поддерживает коммутатор, направление воздушного потока (спереди-к-сзади или сзади-к-спереди), температурные ограничения поставщика, показания температуры DOM в реальном времени, наличие ли у соседних портов оптики высокой-мощности, а также охлаждающую способность стойки. А поскольку закрытие каналов PAM4 зависит от RS-FEC, установите режим FEC для обоих концов до окна изменения, а не во время него.

Выбор по сценарию

Вместо общего «выберите самого быстрого» подберите оптику к ситуации. В таблице ниже представлены случаи, которые встречаются чаще всего.

QSFP28 против QSFP56: какой путь обновления имеет смысл?

Оставайтесь на QSFP28, когда в сети стабильно 100G, уровень сервера — 25G, а приоритетом являются зрелые цены и низкий риск. Перейдите на QSFP56, когда уровень доступа действительно 50G или магистраль перегружена на 100G, а платформа, кабельная система и план FEC готовы к PAM4-готовности. Решающий вопрос заключается не в том, «быстрее ли 200G» -, это очевидно, а в том, «поддерживает ли остальная часть канала PAM4 сегодня, и будет ли 200G по-прежнему подходящим уровнем через два года, или же бюджет должен перейти к 400G».

Когда не следует выбирать QSFP56

Пропустите QSFP56, если ваши порты не поддерживают 50G PAM4, если доступ к серверу все еще составляет 10G или 25G (восходящий канал 200G будет простаивать), если стойка не может поглотить дополнительное тепло, выделяемое на каждый порт, или если ваш план перехода к 400G достаточно скоро, и 200G станет бесполезным промежуточным шагом. Покупка оптики 200G для порта, который не поддерживает PAM4, является самой дорогой версией ошибки соответствия формы.

QSFP56 против QSFP-DD

Если вы разрабатываете новую коммутационную сеть с четким путем к 400G, QSFP-DD стоит сопоставить с QSFP56. QSFP-DD добавляет второй ряд электрических линий (восемь вместо четырех) и является общим форм-фактором для 400G, сохраняя при этом возможность размещения низкоскоростной оптики на многих платформах. Это не замена-для каждого варианта использования QSFP56, хотя - выбор зависит от вашей платформы коммутатора, плана прорыва, бюджета на оптику и дорожной карты пропускной способности. НашТехнический обзор QSFP-DDпроходит там, где это соответствует четырем-поколениям дорожек.

Что проверить в таблице данных коммутатора

Большинство сбоев соединения-определяется в таблице данных, а не в стойке. Прежде чем разместить заказ на покупку, прочтите документацию по платформе, чтобы узнать следующие подробности:

1. Режимы скорости каждого порта, которые фактически поддерживает каркас (40G/100G/200G), а не только тип разъема.
2. Поддерживаемая-оптика или матрица совместимости для конкретной платформы и версии программного обеспечения.
3. Какой прорыв разбивает образ ОС на этом порту (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. Максимальный класс мощности модуля на клетку и любые ограничения при заполнении соседних портов.
5. Режимы FEC по умолчанию и настраиваемые для каждой скорости.
6. Направление воздушного потока корпуса и его номинальный диапазон рабочих температур.

Распространенные ошибки, которых следует избегать

Пять, которые повторяются чаще всего: покупка самой быстрой оптики без проверки поддерживаемых портом режимов; если предположить, что механическая посадка соответствует электрической совместимости; повторное использование коммутационного кабеля другого поколения; оставление несогласованного FEC на канале PAM4; и планировать пропускную способность, забывая о нагреве, который-выделяет более скоростная оптика коммутатору с высокой плотностью размещения. Каждый из них дешев, чтобы его избегать на бумаге, и дорог, чтобы преследовать его, когда снаряжение уже готово.

Ключевые выводы

QSFP+, QSFP28 и QSFP56 используют четырех-конверт, но обслуживают три разных уровня сети: 40G, 100G и 200G, при этом QSFP56 переходит на территорию PAM4. Выбирайте порт коммутатора наружу, а не оптический вход внутрь - перед покупкой проверьте поддерживаемые режимы скорости, список оптических устройств, поддержку прорыва, оптоволокно и разъем, радиус действия, FEC и тепловой баланс. Сегодня для сетей 100G QSFP28 остается практическим стандартом по умолчанию; QSFP+ по-прежнему охватывает устаревшие сети 40G; и QSFP56 является правильным выбором для подлинной плотности 200G, но только тогда, когда весь порт канала связи -, оптика, кабель, FEC и охлаждение - спроектированы для этого.