SFP, QSFP, QSFP-DD & OSFP: Muototekijöiden vertailu

Miksi optinen verkko siirtyi GBIC:stä ja SFP:stä QSFP:hen, QSFP-DD:hen ja OSFP:hen? Lyhyt vastaus on, että verkkolaitteet ovat tarvinneet lisää kaistanleveyttä samasta määrästä etupaneelitilaa, kun taas sähkökaistanopeudet, moduulien teho- ja jäähdytysvaatimukset ovat edelleen kasvaneet.

Tämä kehitys loi pitkän luettelon nimistä: SFP, SFP+, SFP28, SFP56, QSFP+, QSFP28, QSFP56, QSFP112, QSFP-DD, OSFP ja useita uudempia muunnelmia. Nimet on helpompi ymmärtää, kun niitä käsitellään toisiinsa liittyvinä suunnitteluperheinä yksittäisten lyhenteiden sijaan.

Tärkein ero on myös helpoin jättää huomiotta:lähetin-vastaanottimen muototekijä ei ole sama asia kuin Ethernet-nopeus tai optinen standardi. Muototekijä kuvaa, kuinka moduuli sopii ja muodostaa yhteyden isäntään. Varsinainen optinen linkki riippuu edelleen lähetin-vastaanottimen spesifikaatiosta, kuidusta, aallonpituudesta, liittimestä, ulottuvuudesta ja isäntäkokoonpanosta.

Tässä oppaassa kerrotaan, kuinka tärkeimmät optisten lähetin-vastaanottimien muototekijät kehittyivät, miten SFP- ja QSFP-perheet eroavat toisistaan, mihin QSFP-DD ja OSFP sopivat ja kuinka valita yhteensopiva moduuli todellista verkkoa varten. Katso tuotetason esimerkkejä useista perheistäkuituoptisten lähetin-vastaanottimien valikoima.

Mikä on optisen lähetin-vastaanottimen muototekijä?

Optisen lähetin-vastaanottimen muototekijä määrittelee liitettävän moduulin käyttämän fyysisen paketin ja isäntäpuolen rajapinnan. Erittelystä riippuen se voi määrittää tai rajoittaa moduulien mitat, kehikko- ja liitingeometria, suurten nopeuksien sähkökaistat, hitaan ohjaussignaalit, hallintaliitännät, teholuokat ja lämpökäyttäytyminen.

Näillä ominaisuuksilla on merkitystä, koska ne vaikuttavat siihen, kuinka monta porttia mahtuu kytkimeen, mitä sähköistä signalointia portti voi tukea, kuinka paljon tehoa moduuli voi kuluttaa ja voiko isäntä hyväksyä mekaanisesti ja sähköisesti tietyn moduulisukupolven.

Mitä muototekijä määrittelee

• Moduulin koko ja mekaaninen kuori
• Isäntäliitin ja häkkirakenne
• Suurten nopeuksien sähkökaistojen lukumäärä ja järjestely
• Hitaat ohjaus- ja hallintaliitännät
• Teho- ja lämpösuunnittelun rajoitukset
• Osa moduulin ja isännän välistä yhteensopivuuskehystä

Mitä muototekijä ei määrittele

Pelkkä muototekijä ei kerro:

• käyttääkö optinen linkki yksi- vai monimuotokuitua;
• onko etuliitin LC, MPO/MTP vai jokin muu liitäntä;
• lähetysetäisyys;
• aallonpituus tai aallonpituussuunnitelma;
• toteuttaako moduuli SR:n, DR:n, FR:n, LR:n tai muun optisen määrityksen; tai
• käyttääkö tietty kytkin, reititin tai verkkokortti moduulia.

Tämä erottelu näkyy alan dokumentaatiossa. Muototekijämääritykset keskittyvät moduulien ja isäntälaitteen väliseen rajapintaan, kun taas Ethernetin fyysisen kerroksen spesifikaatiot määrittelevät tietyissä verkkosovelluksissa tarvittavan signaloinnin. TheSNIA SFF:n tekniset tiedot,QSFP-DD MSA:n tekniset tiedotjaOSFP MSA:n tekniset tiedotovat hyödyllisiä ensisijaisia ​​referenssejä näille laiteperheille.

Optisen lähetin-vastaanottimen muototekijät yhdellä silmäyksellä

Alla oleva taulukko antaa perhetason yleiskatsauksen. Nopeussarake näyttää yleisiä assosiaatioita, ei sääntöä, jonka mukaan muototekijällä on vain yksi mahdollinen tiedonsiirtonopeus.

Käsittele tällaista pöytää aina navigoinnin apuvälineenä, ei osto-eritelmänä. Isäntäportin, sähkötilan, moduulityypin, optisen standardin ja ohjelmistotuen on silti vastattava toisiaan.

Miksi optisen lähetin-vastaanottimen muototekijät muuttuvat jatkuvasti

Kytkettävän optiikan historia on helpompi ymmärtää suunnitteluongelmien sarjana. Teollisuus on toistuvasti yrittänyt sijoittaa enemmän käyttökelpoista kaistanleveyttä pienempään määrään etupaneelin tilaa ylittämättä käytännön tehoa, signaalin eheyttä ja lämpörajoja.

Vaihe 1: Kytkettävän optiikan pienentäminen

Varhaiset kytkettävät liitännät, kuten GBIC, tekivät optisista porteista vaihdettavia, mutta moduulit veivät runsaasti tilaa etupaneelista. 10G-aikakaudella tuotettiin myös suurempia formaatteja, kuten XENPAK, X2 ja XFP. Nämä muodot olivat tärkeitä ponnahduslautana, mutta laitesuunnittelijat halusivat yhä enemmän portteja telineyksikköä kohti.

SFP muutti tätä tasapainoa tarjoamalla paljon pienemmän kytkettävän paketin. Pienestä jalanjäljestä tuli alusta myöhemmille sukupolville pikemminkin kuin yhden nopeuden suunnittelu. Tämä perusekosysteemin uudelleenkäyttö on yksi syy siihen, että SFP-perheliitännät pysyivät merkityksellisinä Ethernetin siirtyessä useiden nopeussukupolvien läpi.

Vaihe 2: Kaistanleveyden lisääminen SFP-jalanjäljestä luopumatta

Eteneminen SFP:stä SFP+:aan, SFP28:aan ja SFP56:een kuvaa toistuvaa suunnittelustrategiaa: säilytä kompakti fyysinen ekosysteemi ja lisää samalla isäntärajapinnan sähköistä signalointikykyä. Käytännön tulos oli, että 10G-, 25G- ja 50G-luokan liitettävyys voitiin toimittaa ilman, että jokaista sovellusta siirrettiin suurempaan monikaistamoduuliin.

Tämä lähestymistapa on erityisen hyödyllinen palvelinsuuntaisissa porteissa, liityntäverkoissa ja muissa tilanteissa, joissa yksi sarjakaista tarjoaa tarvittavan linkin kaistanleveyden.

Vaihe 3: Siirtyminen yhdeltä kaistalta neljälle

Kun yhteenlasketut kaistanleveysvaatimukset kasvoivat, toinen polku tuli tärkeämmäksi: useiden sähkökaistan käyttäminen yhdessä kytkettävässä moduulissa. QSFP tarkoittaa Quad Small Form-factor Pluggable, ja nelikaistainen arkkitehtuuri on avain perheen ymmärtämiseen.

Sen sijaan, että luottaisi yhteen kaistaan, isäntä voi yhdistää neljä kaistaa suuremman porttinopeuden saavuttamiseksi. Sama monikaistainen rakenne tukee myös breakout-arkkitehtuuria, kun isäntä-, kaapeli- tai lähetin-vastaanotin- ja ohjelmistokokoonpano sallivat nopeamman portin toimia useana hitaamman nopeuden linkkinä.

Tästä syystä QSFP-perhe liitettiin vahvasti tiheään yhdistämiseen ja datakeskusten vaihtamiseen. Vanhempi40G QSFP valikoimaon hyödyllinen esimerkki siitä, kuinka neljästä kaistasta tuli yleinen rakennuspalikka suuremman kaistanleveyden porteille.

Vaihe 4: Kaistakohtaisen signaloinnin lisääminen

Kun nelikaistainen QSFP-rakenne oli luotu, seuraavat suuret edut tulivat kunkin sähkökaistan nopeammasta. QSFP28, QSFP56 ja QSFP112 noudattavat tätä mallia. Fyysinen perhe pysyy tunnistettavissa, mutta isäntäsähkön sukupolvi muuttuu merkittävästi.

Tämä on tärkeä syy olla päättelemättä yhteensopivuutta pelkästään muodon perusteella. Moduuli voi sopia tuttuun häkkiin, mutta vaatii silti isäntäsähkötilan, laiteohjelmiston kokoonpanon tai teholuokan, jota vanhempi portti ei pysty tarjoamaan.

Vaihe 5: kaistatiheyden kaksinkertaistaminen 400 G, 800 G ja yli

QSFP-DD laajentaa QSFP-konseptin neljästä nopeasta sähkökaistasta kahdeksaan. Ylimääräinen kaistatiheys mahdollistaa paljon suuremman kokonaiskaistanleveyden säilyttäen samalla kompaktin etupaneelin muodon. QSFP-DD MSA on julkaissut laitteistospesifikaatiot, jotka kattavat QSFP-DD-, QSFP-DD800- ja QSFP-DD1600-sukupolvet.

Suunnittelussa painotetaan myös vahvasti jatkuvuutta laajemman QSFP-ekosysteemin kanssa. Käytännössä taaksepäin yhteensopivuus riippuu kuitenkin edelleen siitä, kuinka kyseinen kytkin tai järjestelmä toteuttaa porttinsa. Mekaaninen sovitus ei korvaa myyjän tukimatriisia.

Vaihe 6: Suunnittelu suurempia teho- ja lämpökuormia varten

Nopeampi kytkettävä optiikka voi kuluttaa enemmän virtaa ja tuottaa enemmän lämpöä. Tämä tekee lämpösuunnittelusta osan muototekijöitä koskevaa keskustelua eikä jälkikäteen.

OSFP käyttää myös kahdeksaa nopeaa sähkökaistaa vakiomuodossaan, mutta se käyttää suurempaa mekaanista verhokäyrää kuin QSFP-DD. Tämä suurempi paketti tarjoaa enemmän tilaa jäähdytykselle ja suuritehoisille optisille toteutuksille. OSFP MSA kuvaa standardi OSFP:tä kahdeksankaistaisena käyttöliittymänä ja julkaisee erilliset spesifikaatiot OSFP-XD:lle, joka on tiheämpi kuusitoistakaistainen muototekijä.

Tuloksena ei ole, että yksi nopea muototekijä olisi yleisesti parempi. QSFP-DD ja OSFP edustavat erilaisia ​​järjestelmätason kompromisseja, jotka koskevat tiheyttä, jäähdytystä, ekosysteemin jatkuvuutta ja kytkinarkkitehtuuria.

SFP-perheen ymmärtäminen

Perinteinen SFP-haara on helpoin ymmärtää kompaktina yksikaistaisena perheenä, jonka sähköinen signalointikyky parani ajan myötä. Tämä yhteenveto on hyödyllinen, mutta se tulisi rajoittaa perinteiseen SFP-haaraan, koska uudemmat kaksitiheyksiset mallit sisältävät poikkeuksia.

SFP

SFP tarkoittaaPieni muotoinen kytkettävä. Se yhdistettiin laajalti Gigabit Ethernetiin ja muihin sarjaverkkosovelluksiin, koska se tarjosi paljon pienemmän kytkettävän paketin kuin aikaisemmat formaatit.

SFP on edelleen merkityksellinen asennetuissa yritys-, teollisuus- ja tilaajaverkoissa, joissa 1G-luokan liitettävyys riittää. Tarkka moduuli voi käyttää erilaisia ​​kuitutyyppejä, aallonpituuksia ja ulottuvuuksia, joten isäntärajapinta on vain valintaprosessin ensimmäinen osa.

SFP+

SFP+ laajensi kompaktin SFP-konseptin 10G-sukupolveen. Sen ansiosta kytkimet ja palvelimet pystyivät tarjoamaan useita 10G-portteja pienessä määrässä etupaneelin tilaa, ja siitä tuli tärkeä rajapinta yritys-, tele- ja tietokeskusverkkojen välillä.

Tuttu jalanjälki voi saada yhteensopivuuden näyttämään yksinkertaisemmalta kuin se on. SFP+-portti, SFP28-portti ja muut SFP-perheliitännät voivat liittyä mekaanisesti toisiinsa, mutta tuetut toimintatilat on silti vahvistettava tarkalleen laitteessa.

SFP28

SFP28 toi 25G-luokan signaloinnin perinteiseen yksikaistaiseen SFP-arkkitehtuuriin. Tämä teki siitä erityisen hyödyllisen palvelinten välisissä yhteyksissä, joissa 25G tarjosi enemmän kaistanleveyttä kuin 10G ilman, että jokaisessa palvelinyhteydessä vaadittiin nelikaistaista QSFP-porttia.

Esimerkkejä tästä kompaktista moduuliekosysteemistä onSFP-lähetin-vastaanotinosatarjoaa käytännöllisen tuotetason näkymän yleisistä SFP-perheen sovelluksista.

SFP56, SFP112 ja korkeamman nopeuden SFP-liitännät

SFP56 jatkaa samaa yleisideaa korkeammalla sähkökaistanopeudella ja yhdistetään yleisesti 50G-luokan sovelluksiin. Uudemmat SFP:hen liittyvät spesifikaatiot laajentavat ekosysteemiä kohti yhä korkeampia kaistakohtaisia ​​signalointinopeuksia.

Nimeämisprosessi on hyödyllinen teknisenä vihjeenä, mutta sitä ei pidä käsitellä yleisenä yhteensopivuuslupauksena. Nopeammat rajapinnat asettavat uusia vaatimuksia signaalin eheydelle, teholle, isäntäsuunnittelulle ja laiteohjelmistotuelle.

SFP-DD: Miksi "SFP tarkoittaa yhtä kaistaa" ei ole enää aina totta

SFP-DD eli Small Form-factor Pluggable Double Density on tärkeä poikkeus yksinkertaiseen "SFP on yhtä kaistaa" -sääntöön. Se lisää toisen nopean sähkökaistan säilyttäen samalla kompaktin SFP-leveyden suunnittelufilosofian.

Tämä mahdollistaa isännän kokonaiskaistanleveyden ja porttitiheyden lisäämisen siirtämättä jokaista sovellusta nelikaistaiseen QSFP-pakettiin. Se osoittaa myös, miksi nykyaikaisia ​​muototekijäperheitä pitäisi kuvata laajasti:perinteiset SFP-sukupolvet ovat yksikaistaisia, mutta laajempi SFP-ekosysteemi sisältää nyt monikaistaisia ​​malleja.

QSFP-perheen ymmärtäminen

QSFP-perhe on rakennettu neljän nopean sähkökaistan ympärille. Toisin kuin perinteinen SFP-progressio, joka tyypillisesti lisää yhden kaistan kapasiteettia, QSFP yhdistää neljä kaistaa kompaktiksi, tiheäksi kytkettäväksi liitännäksi.

QSFP+

QSFP+ liitettiin läheisesti 40G Ethernetiin. Nelikaistainen toiminta teki siitä sopivan sekä yhteenlaskettuun 40G-yhteyteen että tuetun katkaisemiseen useille hitaamman nopeuden kaistalle.

Tämä kokonaiskaistanleveyden ja katkeamiskyvyn välinen suhde on yksi QSFP-perheen tärkeimmistä arkkitehtonisista ideoista. Portti ei ole hyödyllinen vain sen tarraan painetun suuren määrän vuoksi; tuetut kaistatilat voivat myös tehdä siitä hyödyllisen useana pienempänä loogisena linkkinä.

QSFP28

QSFP28 paransi jokaisen neljän QSFP-kaistan sähköistä kapasiteettia ja siitä tuli merkittävä 100G:n muototekijä. Se on edelleen tärkeä tietokeskusten kytkentä-, yhdistämis-, tietoliikenne- ja kuljetussovelluksissa.

Fyysinen muotokerroin ei kerro, onko 100G-moduuli SR4, CWDM4, LR4, DR vai jokin muu optinen malli. Tästä syystä a100G QSFP28 lähetin-vastaanotinluokkavoi sisältää moduuleja, joilla on hyvin erilaisia ​​ulottuvuuksia, liittimiä ja kuituvaatimuksia.

QSFP56

QSFP56 säilyttää nelikaistaisen arkkitehtuurin, mutta lisää jälleen kaistakohtaista sähkönopeutta, joten se yhdistetään yleisesti 200G-luokan sovelluksiin. Tärkeä muutos ei ole uusi kaistamäärä; se on suurempi kaistanleveys kaistaa kohden.

Tämä kuvio on hyödyllinen muototekijäkehityksen dekoodauksessa: joskus kaistanleveys kasvaa, koska moduuli saa enemmän kaistaa, ja joskus se kasvaa, koska olemassa olevat kaistat nopeutuvat.

QSFP112 ja QSFP224

QSFP112 ja QSFP224 laajentavat nelikaistaista QSFP-perhettä kohti korkeampia kaistakohtaisia ​​signalointinopeuksia. SNIA:n julkaisema SFF-8665 versio 2.0 kattaa QSFP28-, QSFP56-, QSFP112- ja QSFP224-sukupolvet QSFP 4X kytkettävien lähetin-vastaanottimien perheessä.

Nämä uudemmat liitännät vahvistavat samaa sääntöä, jota käytetään koko tässä oppaassa: sukunimi selittää isäntäpuolen arkkitehtuurin, kun taas todellinen verkon nopeus ja optinen sovellus riippuvat edelleen tuetuista signalointitilasta ja moduulimäärityksistä.

SFP vs QSFP: Mikä on todellinen ero?

SFP:tä ja QSFP:tä verrataan usein ikään kuin toinen olisi vain nopeampi versio toisesta. Hyödyllisempi ero on arkkitehtoninen.

Sähköinen kaistaluku

Perinteiset SFP+, SFP28 ja vastaavat liitännät käyttävät yhtä nopeaa sähkökaistaa. QSFP käyttää neljää. Tämä nelikaistainen arkkitehtuuri antaa isännälle enemmän sähköistä kaistanleveyttä ilman, että se tarvitsee neljää erillistä etupaneelin häkkiä.

Porttitiheys ja kokonaiskaistanleveys

Porttitiheys ei ole pelkästään moduulin leveyskysymys. Se on hyödyllisen verkon kaistanleveyden määrä, jonka järjestelmä voi paljastaa etupaneelin poikki samalla kun se täyttää sähkö- ja lämpörajoitukset. QSFP-perheliitännöistä tuli houkutteleva, koska yhden kompaktin portin kautta voidaan esittää useita kaistaa.

Breakout-ominaisuus

Monet QSFP-perhejärjestelmät voivat käyttää yhtä nopeampaa fyysistä porttia useana hitaamman nopeuden linkkinä. Yleinen esimerkki on suuremman kaistanleveyden kytkinportti, joka on kytketty katkaisukaapeliin tai breakout-optiseen malliin. Tarkka tila riippuu ASIC-kytkimen, portin kokoonpanosta, kaapelista tai lähetin-vastaanottimesta ja ohjelmistotuesta.

Tyypilliset käyttöönottoskenaariot

SFP-perheliitännät ovat usein luonnollinen valinta kompakteille sarjayhteyksille palvelimiin, pääsykytkimiin ja asennettuihin yrityslaitteisiin. QSFP-perheliitännät ovat yleisiä, joissa yhdistämiskaistanleveys, katkeamisen joustavuus ja etupaneelin tiheys ovat tärkeämpiä.

Kumpaakaan perhettä ei tule valita vain sen lyhenteen perusteella. Aloita isäntäportista ja topologiasta ja valitse sitten yhteensopiva optinen toteutus.

QSFP-DD vs OSFP: kaksi lähestymistapaa nopeaan kytkettävään optiikkaan

400 G, 800 G ja suuremmilla nopeuksilla QSFP-DD ja OSFP ovat kaksi tärkeimmistä liitettävistä muototekijöistä. Molemmat voivat tukea erittäin suurta kaistanleveyttä, mutta ne lähestyvät mekaanista tiheyttä ja lämpösuunnittelua eri tavalla.

Mitä yhteistä on QSFP-DD:llä ja OSFP:llä

• Molemmissa vakiomalleissa on kahdeksan nopeaa isäntäsähkökaistaa.
• Molempia käytetään suurikapasiteettisissa datakeskusalustoissa.
• Molemmat tukevat 400G-, 800G- ja 1.6T-luokan liitäntöihin liittyviä sukupolvia.
• Molemmat vaativat huolellista huomiota moduulin tehoon, ilmavirtaukseen ja alustan tukeen.
• Kumpikaan ei määrittele yhtä tiettyä optista ulottuvuutta tai etuliitintä.

Missä niiden mallit eroavat

QSFP-DD laajentaa vakiintunutta QSFP-mekaanista ekosysteemiä lisärivillä sähkökoskettimia. Yksi sen suunnittelutavoitteista on säilyttää tiheys ja antaa järjestelmien ylläpitää jatkuvuutta QSFP-perhemoduulien kanssa, kun isäntätoteutus tukee kyseistä käyttötapausta.

OSFP käyttää suurempaa mekaanista kirjekuorta. Vakiomuoto sisältää integroidun jäähdytyselementin, ja suurempi paketti voi tarjota hyödyllistä lämpötilaa suuritehoiselle optiikalle. Tämä kompromissi voi olla houkutteleva korkean suorituskyvyn datakeskuksissa, tekoäly- ja HPC-alustoissa, joissa jäähdytys on ensisijainen järjestelmän rajoitus.

Kumpi sinun pitäisi valita?

Aloita verkkoalustasta, älä yleisestä muototekijöiden luokittelusta.

Jos kytkin paljastaa QSFP-DD-portit, käytännön moduuliuniversumi alkaa QSFP-DD:stä ja tuetuista QSFP-ekosysteemistä kyseiselle alustalle. Jos kytkin on suunniteltu OSFP:n ympärille, OSFP-moduuleista tulee luonnollinen lähtökohta.

Porttien yhteensopivuuden jälkeen vertaa tarvittavaa verkkonopeutta, moduulin tehoa, jäähdytyssuunnittelua, kuituinfrastruktuuria, liitinstrategiaa, katkaisuvaatimuksia, tarvitsemasi optisten eritelmien kattavuutta ja saatavuutta. Toisin sanoen,Valitse ensin verkkoarkkitehtuuri ja toiseksi yhteensopiva lähetin-vastaanotin.

Mitä muotokerrointa käytetään 1G, 10G, 25G, 100G, 400G ja 800G?

Käyttäjät lähestyvät ongelmaa usein päinvastaisesta suunnasta: he tietävät tarvitsemansa linkin nopeuden ja haluavat tietää, mikä muototekijä on yleinen. Alla oleva taulukko tarjoaa käytännön lähtökohdan.

Nopeus ei yksin määrää muototekijää.Samalle Ethernet-sukupolvelle voi olla useita fyysisiä liitäntöjä, ja yksi muotokerroinperhe voi kattaa useita verkkonopeuksia.

Liittimen tyyppi ei ole sama kuin muototekijä

Toinen yleinen hämmennyksen lähde on isäntäpuolen muototekijän sekoittaminen etuosan optiseen liittimeen. Ne kuvaavat moduulin eri osia.

LC Duplex

LC-dupleksi on yleinen monissa sarja- tai aallonpituusmultipleksoiduissa optisissa linkeissä. Se voi esiintyä eri muotokerroinperheiden moduuleissa, joten LC-liittimen näkeminen ei tunnista isäntäliitäntää itsessään.

MPO/MTP

Rinnakkaisoptiikka ja breakout-sovellukset käyttävät usein MPO/MTP-yhteyttä, koska yhdessä kompaktissa liittimessä voidaan esittää useita kuituja. Suuritiheyksinen kaapelointi voi siksi muodostua tärkeäksi osaksi QSFP-perheen ja muiden monikaistaisten optiikan valinnassa. TheMTP/MPO-kaapelin kokoonpanoosiossa on esimerkkejä näissä arkkitehtuureissa käytetyistä runko-, johtosarja- ja fanout-kokoonpanoista.

Miksi sama muotokerroin voi käyttää erilaisia ​​liittimiä?

Moduulin sisällä oleva optinen moottori määrittää, kuinka monta kuitua tai aallonpituutta tarvitaan. Yksi QSFP-perhemoduuli voi käyttää rinnakkaiskuituja MPO/MTP:n kautta, kun taas toinen voi multipleksoida aallonpituuksia ja käyttää duplex LC:tä. Molemmilla voi olla sama isäntämuototekijä.

Kun arvioit suunnittelua, tarkista moduulin tietolehti ja olemassa oleva kuitulaitos sen sijaan, että olettaisit liittimen muototekijän nimestä. Katso laajemmat liitinvaihtoehdot kohdastakuituoptinen liitinluokkaan.

Kuinka valita oikea optisen lähetin-vastaanottimen muototekijä

Luotettava valintaprosessi alkaa verkkoarkkitehtuurista, ei moduulien lyhenteiden luettelosta.

1. Aloita isäntäportista

Tunnista tarkka kytkin, reititin, verkkokortti tai kuljetusalusta ja sen tarjoama porttityyppi. Tarkista laitteen dokumentaatiosta tuetut muototekijät, moduulien sukupolvet ja portin toimintatilat.

Mekaanisesti sopiva moduuli saattaa silti epäonnistua, koska isäntä ei tue sen sähköistä signalointia, teholuokkaa, hallintaliittymää, koodaus- tai ohjelmistovaatimuksia.

2. Vahvista vaadittu nopeus ja porttitila

Selvitä, toimiiko linkki alkuperäisenä yhteydena vai katkeamiskokoonpanona. Esimerkiksi 400G:n fyysinen portti voi olla tarkoitettu yhdelle 400G-linkille, neljälle 100G-linkille, kahdelle 200G-linkille tai muulle tilalle alustasta riippuen.

Tämä vaihe voi poistaa monia näennäisesti yhteensopivia moduuleja ennen kuin kuitua ja ulottuvuutta edes harkitaan.

3. Valitse optinen standardi, kuitutyyppi ja ulottuvuus

Tunnista seuraavaksi itse linkitysvaatimus:

• yksimuotoinen tai monimuotokuitu;
• vaadittu lähetysetäisyys;
• rinnakkais- tai aallonpituusmultipleksoitu optiikka;
• SR, DR, FR, LR tai muu optinen spesifikaatio;
• aallonpituusvaatimukset; ja
• olemassa olevaa kuituinfrastruktuuria.

Optisesta standardista tulee tässä vaiheessa muototekijää tärkeämpi. Kaksi moduulia samassa häkissä voidaan suunnitella täysin erilaisille linkeille.

Jos arkkitehtuuri käyttää aallonpituusmultipleksointia, yhteensopivaCWDM- tai DWDM-komponentitvoi myös tulla osa järjestelmän suunnittelua eikä itse muototekijän ominaisuus.

4. Tarkista liitin- ja irrotusvaatimukset

Tarkista, käyttääkö kuitulaitos kaksisuuntaista vai rinnakkaista kaapelointia ja tarvitseeko aiottu porttitila katkokaapelin, fanout-johtosarjan tai breakout-optisen moduulin.

Älä oleta, että nopea portti tukee kaikkia teoreettisesti mahdollisia jakoja. Isäntä-ASIC:n, laiteohjelmiston, moduulin ja kaapeloinnin on tuettava samaa kaistakartoitusta.

5. Tarkista teho- ja lämpörajat

Nopea optiikka voi kuluttaa huomattavasti enemmän tehoa kuin aikaisemmat lyhyen ulottuvuuden moduulit. Tarkista isännän tukema moduulin teholuokka, ilmavirran suunta, ympäristön lämpötilarajat ja häkin jäähdytysrakenne.

Tämä vaihe on erityisen tärkeä tiheille 400G, 800G, 1.6T ja koherenteille optisille moduuleille, joissa mekaanisesti yhteensopiva moduuli saattaa silti ylittää alustan lämpö- tai sähköbudjetin.

6. Tarkista laitteen, laiteohjelmiston ja toimittajan yhteensopivuus

Varmista ennen ostamista tarkka laitemalli ja ohjelmistoversio. Tarkista:

• tuetut lähetin-vastaanotintyypit;
• hyväksytyt satamatilat;
• laiteohjelmistovaatimukset;
• moduulikoodaus tai EEPROM-rajoitukset;
• purkautumistuki;
• teholuokka;
• käyttölämpötila; ja
• kaikki toimittajakohtaiset rajoitukset.

Muotokerroinyhteensopivuus on vain yksi yhteentoimivuuden kerros. Toiminnan yhteensopivuus edellyttää, että isäntä, moduuli, optinen linkki ja ohjelmistoympäristö sopivat.

Esimerkki: Muotokertoimen valitseminen 400G-linkille

Harkitse uutta 400 G:n yhteyttä kahden datakeskuksen kytkimen välillä. Hyödyllinen päätösprosessi näyttää tältä:

1. Tunnista kytkimien portit.Selvitä, tarjoaako alustan QSFP-DD, OSFP, QSFP112 vai muun 400G-yhteensopivan portin.
2. Vahvista porttitila.Päätä, säilyykö jokainen portti yhtenä 400G-linkinä vai jakautuuko se hitaampiin yhteyksiin.
3. Valitse optinen sovellus.Valitse tarvittava 400G optinen standardi ulottuvuuden ja topologian perusteella.
4. Yhdistä kuitukasvi.Tarkista yksi- tai monimuotokuitu ja tukeeko olemassa oleva kaapelointi valittua optista rakennetta.
5. Vahvista liitin.Selvitä, vaatiiko moduuli duplex LC:n, MPO/MTP:n vai muun liitännän.
6. Tarkista teho ja jäähdytys.Varmista, että isäntä tukee moduulin teholuokkaa odotetuissa ilmavirran ja ympäristön olosuhteissa.
7. Vahvista toimittajan tuki.Tarkista lähetin-vastaanottimen, kytkimen mallin, laiteohjelmiston ja katkaisukokoonpanon tarkka toimittajan yhteensopivuusdokumentaatiosta.

Huomaa, että prosessi ei ala lauseella "Mikä 400G lähetin-vastaanotin minun pitäisi ostaa?" Se alkaa isäntäarkkitehtuurilla. Laite määrittää muotokertoimen ennen optisen ulottuvuuden ja liittimen viimeistelyä.

Vanhat muototekijät, joita saatat edelleen kohdata

Vanhemmat verkot voivat sisältää muototekijöitä, jotka eivät enää ole oletusvalinta uusille suuritiheyksisille malleille. Niillä on edelleen merkitystä päivitysten, siirtojen ja ylläpidon aikana.

GBIC

GBIC tai Gigabit Interface Converter oli varhainen hot-pluggable lähetin-vastaanotinmuoto. Sen tärkein panos oli vaihdettavuus, mutta sen fyysinen koko rajoitti etupaneelin tiheyttä verrattuna seuraaviin SFP-liitäntöihin.

XENPAK, X2 ja XFP

Varhainen 10G-siirtymä tuotti useita suurempia moduulimuotoja. XENPAK ja X2 edustivat varhaisia ​​nopeita liitettäviä lähestymistapoja, kun taas XFP tarjosi pienemmän sarjan 10G-muototekijän. Nämä rajapinnat voivat edelleen esiintyä vanhemmissa kuljetus- ja verkkolaitteissa.

CFP, CFP2 ja CFP4

CFP-perheestä tuli tärkeä 100G-järjestelmien varhaisen kehityksen aikana, ja se kehittyi myöhemmin pienemmiksi CFP2- ja CFP4-paketteiksi. CFP-perhemoduulit ovat edelleen tärkeitä tietyissä televiestintä-, koherenteissa ja asennetuissa alustasovelluksissa, mutta suuritiheyksinen Ethernet-kytkentä on siirtynyt yhä enemmän kohti QSFP-perhemalleja.

Käytännön opetus on yksinkertainen: vanhoilla muototekijöillä on merkitystä, kun ne ovat jo laitteessa, mutta niiden ei pitäisi automaattisesti määrittää uuden verkon arkkitehtuuria.

Mihin optisen lähetin-vastaanottimen muototekijät ovat menossa seuraavaksi

Taustalla oleva suunta pysyy yhtenäisenä, vaikka nimet muuttuvat: enemmän sähköistä kaistanleveyttä porttia kohti, suurempi etupaneelin tiheys ja tiukempi huomio signaalin eheyteen, moduulin tehoon ja jäähdytykseen.

Korkeammat sähköiset kaistahinnat

Yksi tapa suurempaan kaistanleveyteen on tehdä jokaisesta isäntäsähkökaistasta nopeampi. Tämä näkyy etenemisessä SFP28:sta SFP56:een ja uudempiin SFP-liitäntöihin sekä QSFP28:sta QSFP56:een, QSFP112:een ja QSFP224:ään.

Korkeammat kaistakohtaiset nopeudet voivat säilyttää tutut kaistat ja lisätä porttien kokonaiskaistanleveyttä, mutta ne myös lisäävät sähkösuunnitteluvaatimuksia liittimelle, kehkolle, piirilevylle ja isäntäpiille.

Korkeammat kaistat

Toinen tapa on lisätä sähkökaistojen määrää. SFP-DD siirtyy perinteisestä yksikaistaisesta SFP-mallista kaksikaistaiseen. QSFP-DD kaksinkertaistaa nelikaistaisen QSFP-arkkitehtuurin kahdeksaan. OSFP-XD laajentaa ideaa edelleen kuudellatoista nopealla sähkökaistalla erillisessä muodossa.

Nämä esimerkit osoittavat, miksi lyhyet säännöt, kuten "SFP on yksi kaista" tai "OSFP on kahdeksan kaistaa", tarvitsevat kontekstia. Ne kuvaavat tiettyjä haaroja, eivät jokaista tulevaa käyttöliittymää, jolla on siihen liittyvä nimi.

Koherentti kytkettävä optiikka

Johdonmukaista teknologiaa on yhä enemmän saatavilla liitettävissä moduuleissa metroon, datakeskusten yhteenliittämiseen ja muihin pidemmän ulottuvuuden sovelluksiin. Koherentti on optinen siirtotekniikka, ei muototekijä. Koherentti moduuli tarvitsee silti isäntämekaanisen ja sähköisen rajapinnan, kuten tuetun QSFP-perheen, OSFP:n tai muun alustan.

Tekoäly ja HPC lisäävät tiheyteen ja lämpöön kohdistuvaa painetta

Tekoäly ja korkean suorituskyvyn laskentaklusterit asettavat verkon kaistanleveydelle epätavallisen suuria vaatimuksia. Kytkimien kapasiteetin kasvaessa moduulien tehosta ja jäähdytyksestä tulee järjestelmätason rajoituksia porttien määrän ohella.

Tämä on yksi syy, miksi muototekijäsuunnitteluun liittyy nyt paljon muutakin kuin moduulin fyysistä pienentämistä. Hyödyllisen nopean muotokertoimen on tasapainotettava sähköinen kaistanleveys, optinen teho, lämmönpoisto, huollettavuus ja etupaneelin tiheys.

Yleisiä virheitä verrattaessa lähetin-vastaanottimen muototekijöitä

Virhe 1: muototekijän käsitteleminen Ethernet-standardina

QSFP- tai SFP-nimi ei määrittele täysin Ethernet-optista sovellusta. Tunnista aina todelliset optiset tiedot, kuidun tyyppi, ulottuvuus ja aallonpituusvaatimukset.

Virhe 2: Samanlaisen mekaanisen koon olettaminen tarkoittaa yhteensopivuutta

Liittyvät moduulisukupolvet voivat jakaa fyysisen ekosysteemin, mutta isäntä voi silti hylätä moduulin tai jättää sen käyttämättä sähköisen signaloinnin, laiteohjelmiston, tehon tai koodauserojen vuoksi.

Virhe 3: Valinta nopeuden perusteella

Kaksi moduulia, joita markkinoidaan samalle yhteenlasketulle Ethernet-nopeudelle, voivat käyttää erilaisia ​​muototekijöitä, optisia tekniikoita, kaistajärjestelyjä, liittimiä ja kuituarkkitehtuuria. Oikea valinta riippuu koko järjestelmän suunnittelusta.

Virhe 4: Breakout-arkkitehtuurin huomiotta jättäminen

Breakout on isäntäominaisuus yhtä paljon kuin kaapeli- tai lähetin-vastaanotinominaisuus. Vahvista tarvittava kaistakartoitus ennen optiikan ja kaapeloinnin valitsemista.

Virhe 5: Teho- ja lämpörajojen huomioimatta jättäminen

Moduuli mahtuu porttiin, mutta ylittää silti isännän tuetun teholuokan tai jäähdytyskyvyn. Tästä tulee yhä tärkeämpää, kun verkot siirtyvät kohti suuremman kapasiteetin kytkettävää optiikkaa.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on SFP:n ja QSFP:n välillä?

Hyödyllisin arkkitehtoninen ero on kaistan määrä. Perinteiset SFP-perheliitännät, kuten SFP+, SFP28 ja SFP56, käyttävät yhtä nopeaa isäntäsähkökaistaa, kun taas QSFP käyttää neljää. Laajempi SFP-ekosysteemi sisältää poikkeuksia, kuten kaksikaistainen SFP-DD.

Onko QSFP28 sama kuin QSFP+?

Ei. Ne kuuluvat samaan laajempaan nelikaistaiseen QSFP-perheeseen, mutta ne edustavat eri sähkösukupolvia ja ne liittyvät yleisesti eri verkkonopeuksiin. Isäntätuki tulee varmistaa ennen sukupolven korvaamista toisella.

Voiko QSFP-DD-portti käyttää QSFP28-moduuleja?

Taaksepäin yhteensopivuus laajemman QSFP-ekosysteemin kanssa on QSFP-DD:n tärkein suunnittelutavoite. Todellinen toiminta riippuu kuitenkin järjestelmän toteutuksesta, porttitilasta, ohjelmistoista ja laitevalmistajien tuesta. Älä oleta, että jokainen QSFP28-moduuli toimii jokaisessa QSFP-DD-portissa.

Mitä muotokerrointa käytetään yleisesti 100G:ssa?

QSFP28 on yksi yleisimmistä 100G-muototekijöistä. Myös muita toteutuksia on olemassa, erityisesti vanhemmissa, telekommunikaatio- tai erikoisalustoissa. Oikea moduuli riippuu edelleen isäntäportin ja optisen linkin määrityksistä.

Mitä muototekijöitä käytetään yleisesti 400G:ssä?

QSFP-DD ja OSFP ovat tärkeitä 400G-muototekijöitä, ja QSFP112:ta käytetään uudemmissa nelikaistaisissa sähköarkkitehtuureissa. Kytkinportti määrittää, mitä perhettä voidaan käyttää.

Mitä muototekijöitä käytetään yleisesti 800G:ssä?

OSFP ja QSFP-DD800 ovat tärkeitä korkeatiheyksisiä 800G-vaihtoehtoja. Muitakin arkkitehtuureja on olemassa, ja oikea valinta riippuu kytkimestä, kaistanopeudesta, optisesta standardista, liittimestä, tehosta ja jäähdytyssuunnittelusta.

Onko OSFP parempi kuin QSFP-DD?

Ei yleismaailmallisesti. OSFP tarjoaa suuremman mekaanisen verhon ja vahvan lämpökorkeuden, kun taas QSFP-DD korostaa kompaktia tiheyttä ja jatkuvuutta QSFP-ekosysteemin kanssa. Parempi valinta on verkkoalustan ja optisen sovelluksen tukema muoto.

Määrittääkö muototekijä, onko liitin LC vai MPO/MTP?

Ei. Sama muotokerroinperhe voi sisältää moduuleja eri optisilla liitintyypeillä. Liittimen valinta riippuu optisesta rakenteesta, kuitujen määrästä ja linkin arkkitehtuurista.

Määrittääkö lähetin-vastaanottimen muotokerroin lähetysetäisyyden?

Ei. Kattavuus määräytyy optisten eritelmien ja linkin suunnittelun mukaan, mukaan lukien kuitutyyppi, aallonpituus, modulaatio ja optinen tehobudjetti. Muototekijä määrittelee isäntäpuolen paketin, ei lähetysetäisyyttä.