QSFP vs QSFP28 vs QSFP56: velocità e compatibilità

QSFP, QSFP28 e QSFP56 sono costantemente confusi perché condividono la stessa forma compatta e collegabile a quattro- corsie. Non sono, tuttavia, la stessa generazione di ricetrasmettitori. Il modo più veloce per mantenerli dritti è tramite la velocità Ethernet:QSFP+ è realizzato per 40G, QSFP28 per 100G e QSFP56 per 200G.Tutto ciò che fa inciampare le persone in seguito - supporto port, segnalazione, breakout, FEC e comportamento termico - deriva da ciò.

Una nota sui nomi prima di iniziare, perché causa veri e propri errori di approvvigionamento. In questa guida, quando scriviamo semplicemente "QSFP" intendiamo la generazione originale 40G che l'industria solitamente etichettaQSFP+. Anche il termine semplice "QSFP" viene utilizzato in modo approssimativo per tutta la famiglia, quindi un elemento pubblicitario che dice semplicemente "ottica QSFP" non ti dice quasi nulla sulla sua velocità. Torneremo su questo nella prossima sezione.

Se stai valutando un aggiornamento o acquistando un'ottica per un interruttore specifico, non selezionare la forma del modulo. Un modulo QSFP28 si inserisce in modo pulito in una gabbia da 40G e comunque non si collega, perché la porta dello switch - e non il ricetrasmettitore - decide l'interfaccia elettrica, la velocità dei dati e il comportamento del firmware su cui viene effettivamente eseguito il collegamento.

QSFP+ rispetto a QSFP28 rispetto a QSFP56

QSFP vs QSFP+: sono la stessa cosa?

Questa è la domanda che fa deragliare più ordini di qualsiasi problema di compatibilità. La risposta breve:QSFP è una famiglia; QSFP+ ne è uno dei membri.

QSFP sta per Quad Small Form-factor Pluggable. "Quad" è il design a quattro-corsie mantenuto da ogni generazione; ciò che cambia da una generazione all'altra è la velocità di ogni corsia. QSFP+ è stato il primo membro ampiamente distribuito, trasportando quattro corsie 10G per Ethernet 40G. Poiché sono arrivati ​​per primi, "QSFP" e "QSFP+" sono diventati intercambiabili nei fogli dati, negli ordini di acquisto e nel cambio di CLI, e quell'abitudine è rimasta anche dopo la comparsa delle generazioni 100G e 200G.

Pertanto, quando vedi "QSFP" senza numero, trattalo come ambiguo e risolvilo prima di acquistare: un'ottica QSFP+ da 40G e un'ottica QSFP28 da 100G sembrano identiche in un vassoio ma non sono intercambiabili in una porta. L'involucro meccanico, l'interfaccia di gestione I²C e la mappa di memoria SFF-8636 sono condivisi nella famiglia QSFP/QSFP28, motivo per cui due ottiche molto diverse possono essere confuse a vista. Una mappatura veloce che regge nella pratica:

• QSFP+- 40G, quattro corsie NRZ 10G.
• QSFP28- 100G, quattro corsie NRZ di classe-25G.
• QSFP56- 200G, quattro corsie 50G-classe PAM4.

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La differenza fondamentale: velocità sulla corsia e segnaletica

L'intera famiglia si adatta allo stesso modo: mantieni quattro corsie, spingi più pezzi in ciascuna di esse. Ogni grado di velocità è definito daStandard Ethernet IEEE 802.3, motivo per cui un'ottica conforme di un fornitore interagisce con una porta conforme di un altro.

QSFP+: quattro corsie 10G (40G)

Un modulo 40G QSFP+ SR4 esegue quattro corsie di trasmissione e quattro di ricezione su fibra multimodale parallela, generalmente terminata con un connettore MPO/MTP; la variante LR4 a modalità singola- multipla quattro lunghezze d'onda su una coppia LC duplex per una portata di 10 km. QSFP+ guadagna ancora il suo posto nei core 40G legacy, nei banchi di prova e nei collegamenti-sensibili ai costi. Non ha più senso nel momento in cui l'accesso al server è passato a 25G o 50G, perché la porta 40G diventa il collo di bottiglia anziché l'ottica.

QSFP28: quattro corsie 25G (100G)

QSFP28 mantiene il layout a quattro-corsie ma porta ciascuna corsia alla classe NRZ da 25G-, che è ciò che lo ha reso il cavallo di battaglia dei tessuti a foglia-dorso da 100G. Una singola porta QSFP28 trasporta 100G e, sugli switch che espongono la modalità, si divide in quattro collegamenti SFP28 da 25G - la soluzione perfetta per rack pieni di server da 25G che alimentano uplink da 100G. Il suo ecosistema è profondo (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4, oltre a DAC e AOC), il che è parte del motivo per cui rimane l'impostazione predefinita sicura per le nuove build 100G.

QSFP56: quattro corsie PAM4 50G (200G)

QSFP56 raddoppia nuovamente la porta a 200G eseguendo quattro corsie da 50G e per inserire 50G in una corsia passa dalla segnalazione NRZ a PAM4. NRZ invia un bit per simbolo utilizzando due livelli; PAM4 invia due bit per simbolo utilizzando quattro livelli. Ciò racchiude più dati nella stessa velocità di trasmissione, ma i quattro livelli sono più vicini tra loro, quindi il collegamento è molto meno tollerante al rumore, alle riflessioni e ai canali marginali. La conseguenza pratica è che QSFP56 non è "un QSFP28 più veloce" - si tratta di una generazione elettrica diversa e si aspetta che la porta, il firmware e il partner di collegamento siano progettati per PAM4.

NRZ vs PAM4: perché cambia l'ingegneria

Il passaggio a PAM4 è il principale motivo per cui le distribuzioni QSFP56 falliscono in modi in cui le distribuzioni QSFP28 non hanno fallito. Con NRZ, il ricevente decide solo tra due stati, quindi l'occhio è largo e il margine perdona. Con PAM4, il ricevitore deve separare quattro stati nella stessa finestra di tensione, il che riduce ciascun occhio a circa un terzo dell'altezza e fa sì che il collegamento si appoggi fortemente al DSP e alla correzione degli errori diretti.

Questo è il motivo per cui il FEC smette di essere facoltativo. 50G-per-lane PAM4 è stato standardizzato inIEEE802.3cd, che impone RS-FEC per queste interfacce; la correzione dell'errore fa parte del modo in cui il collegamento è progettato per chiudersi, non una manopola di sintonizzazione che è possibile disattivare. Tratta un collegamento 200G come un sistema in cui l'ottica, il SerDes host e l'impostazione FEC devono essere tutti d'accordo.

Un esempio sul campo.In una finestra di manutenzione, un collegamento da 200G è risultato pulito su entrambe le estremità e ha superato un rapido test ping, quindi è stato disconnesso. Ore dopo, monitoraggio degli errori FEC post-arrampicata contrassegnati-e dei cali intermittenti. La causa era una mancata corrispondenza del FEC: un lato aveva RS-FEC abilitato, l'altro aveva ereditato un profilo che lo disabilitava. Il collegamento "ha funzionato" giusto il tempo necessario per nascondere il problema. La soluzione era banale; la lezione è stata che su PAM4 si conferma la modalità FECPrimachiudi la modifica, perché un collegamento che si illumina non è la stessa cosa di un collegamento integro.

Compatibilità: è possibile combinare QSFP+, QSFP28 e QSFP56?

È qui che viene sprecata la maggior parte del denaro reale. I moduli sono meccanicamente intercambiabili; i porti no. La regola che spiega quasi ogni caso è semplice:

Una porta a velocità superiore-può spesso pilotare un modulo a velocità-inferiore, ma una porta a velocità-inferiore non potrà mai pilotare un modulo a velocità-superiore a meno che il fornitore non lo abbia esplicitamente progettato per farlo.

Modulo QSFP+ in una porta QSFP28?

Spesso sì - quando lo switch ti consente di impostare la porta sulla modalità 40G. I SerDes 100G possono essere configurati fino al profilo elettrico 40G previsto da un'ottica QSFP+, che è ciò che rende pratiche le migrazioni graduali 40G→100G sullo stesso hardware. Il problema è che il porto deve pubblicizzare la modalità a velocità-inferiore nell'elenco-delle ottiche supportate; l'adattamento meccanico non è la stessa modalità pubblicizzata.

Modulo QSFP28 in una porta QSFP+?

No. Una porta QSFP+ fornisce solo l'interfaccia elettrica di classe 40G- e non esiste alcun percorso per fornire la porta 25G-per-corsia che segnala le esigenze ottiche di 100G. Il modulo si inserisce e può anche leggere la sua EEPROM, ma il collegamento non può negoziare fino a 100G - l'host semplicemente non ha le corsie per alimentarlo. Aspettarsi che la negoziazione automatica-colmi questo divario è l'errore classico: un QSFP28 SR4 da 100G inserito in una gabbia-solo da 40G rimane buio, indipendentemente da come è configurata la porta.

Modulo QSFP56 in una porta QSFP28?

No. QSFP56 necessita di corsie con funzionalità PAM4-50G; una porta QSFP28 è costruita per NRZ da 100G e non ha né la velocità per corsia né il percorso dati PAM4 per eseguire un'ottica da 200G. Non esiste alcuna impostazione software che converta una porta NRZ da 100G in una porta PAM4 da 200G.

Una porta QSFP56 può eseguire moduli più vecchi?

Spesso, ma solo in base alla progettazione. Molte piattaforme 200G espongono le modalità 100G QSFP28 e 40G QSFP+ sulla stessa gabbia in modo che gli operatori possano organizzare un aggiornamento, ma tale operazione all'indietro è una proprietà dell'ASIC dello switch e del suo software, non della gabbia QSFP56 stessa. Il test consiste nel verificare se l'ottica appare nell'elenco supportato dal fornitore per quella piattaforma e modalità - in caso contrario, presupporre che non sia supportata.

Compatibilità di breakout

Il breakout è una seconda fonte separata di collegamenti inattivi, poiché dipende dalla modalità della portaEil sistema operativo, non solo il cavo. Ogni generazione si muove entro la propria velocità di corsia:

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

I connettori sembrano familiari attraverso le generazioni, ed è proprio questa la trappola: un assieme da 40G-a-4×10G non è la stessa cosa di un assieme da 100G-a-4×25G, anche quando entrambi terminano allo stesso modo. Un collegamento di breakout fallisce quando la porta genitore non è stata messa in modalità breakout, quando l'immagine del sistema operativo non espone quella divisione specifica, o quando il terminale remoto non può eseguire la velocità della corsia target - e un collegamento che è a metà su quattro canali è più difficile da diagnosticare di uno che non è mai arrivato. Prima di ordinare, abbinare il gruppo alla velocità della porta e verificare che la piattaforma supporti la divisione esatta. Quando l'ottica parallela alimenta il breakout, solitamente viene costruito il lato della fibraCavi breakout MTP/MPOdimensionato per il numero di corsie.

Cablaggio e portata: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC e AOC

La generazione del modulo rappresenta solo metà della decisione; la distanza del collegamento, il tipo di fibra e il connettore rappresentano l'altra metà. I valori di portata riportati di seguito sono valori nominali definiti da IEEE 802.3 per le varianti comuni - la distanza esatta dipende sempre dal tipo di fibra e dall'ottica specifica.

Collegamenti multimodali-a breve portata

All'interno di una fila o attraverso un corridoio, l'ottica SR4 su multimodalità parallela è l'impostazione predefinita. Tutte le varianti SR4 di tre generazioni funzionano su fibra con terminazione MPO/MTP, quindi il cablaggio che le alimenta è generalmente costituito daCavi di connessione MPO/MTPcon la polarità e la mappatura delle corsie corrette.

La portata è il punto debole della multimodalità: il passaggio da 40G a 100G sullo stesso cablaggio OM3 riduce la distanza supportata e 200G è ancora più stretto. Se stai riutilizzando i trunk esistenti, conferma il grado della fibra rispetto alle specifiche dell'ottica prima di impegnarti nella - nostra panoramica diLimiti di distanza OM3 e OM4stabilisce dove ogni grado supera.

Link-modalità singola

Per tratte più lunghe, LR4, FR4, DR4, CWDM4 e PSM4 coprono diversi compromessi in termini di distanza e architettura. Le varianti WDM (FR4, LR4, CWDM4) collassano quattro lunghezze d'onda su una coppia duplex, quindi terminano inconnettori LC duplex; le varianti parallele a modalità singola- (DR4, PSM4) mantengono fibre separate per corsia e utilizzano invece MPO/MTP.

La fibra stessa conta tanto quanto l'ottica a distanza. Di solito si tratta di impianti monomodali-Fibra OS2per gli impianti esterni-e i lunghi percorsi nei campus, e abbinare la categoria della fibra al budget di copertura dell'ottica è ciò che mantiene un collegamento di 10 km all'interno delle specifiche.

Collegamenti DAC e AOC

Per i hop in-rack o adiacenti-rack, il collegamento diretto-del rame (DAC) e del cavo ottico attivo (AOC) sono spesso più economici e più semplici di cavi ottici separati più ponticelli. Il DAC è l'opzione-costo più bassa per tratte in rame molto brevi; L'AOC è più leggero e arriva più lontano del rame passivo. A 50G-per-lane PAM4, la lunghezza del rame e la qualità del segnale diventano spietatamente veloci, quindi un DAC passivo che andava bene a 25G potrebbe non essere prudenzialmente con una lunghezza del rame di 50G - alle velocità più elevate.

Energia, FEC e pianificazione termica

Le corsie più veloci necessitano di una maggiore elaborazione del segnale e tale elaborazione si manifesta come calore. Come guida approssimativa, le ottiche QSFP+ 40G si collocano comunemente nell'intervallo ~1,5–3,5 W, QSFP28 100G intorno a 3,5–5 W e QSFP56 200G spesso 5–7 W o più a seconda della variante. Non devi indovinare: ogni modulo pubblicizza la sua estrazione attraverso ilClassi di potenza SFF-8636mantenuto dal comitato SNIA SFF e il passaggio impone una classe massima per gabbia.

Per-porta che sembra innocua; su larga scala non lo è. Un aumento di 2 W per porta su uno switch 1RU a 32 porte aggiunge circa 64 W di calore ottico a uno chassis già termicamente ermetico, e un box a 64 porte completamente popolato raddoppia questo valore. Ciò è sufficiente per spingere le porte edge oltre i limiti di temperatura se la direzione del flusso d'aria è sbagliata o se anche le gabbie adiacenti utilizzano le ottiche surriscaldate.

Un esempio sul campo.Un fitto-switch top-rack era dotato di ottiche ad alta-potenza e lunga-portata in ogni porta. I collegamenti funzionavano bene, ma nel giro di un giorno il telaio registrava allarmi di temperatura sulle gabbie più vicine allo scarico dell'aria calda-. Non c'era nulla di difettoso - il flusso d'aria del rack e il budget termico per-porta dello switch semplicemente non erano stati pianificati per quel mix ottico. Le schede sono tornate alle specifiche dopo aver spostato le- ottiche ad alta potenza lontano dall'angolo caldo e aver corretto la direzione del flusso d'aria. La larghezza di banda era stata pianificata; il calore no.

Prima di implementare QSFP56 o QSFP28 ad alta-potenza e lunga{2}}portata, pianificare la classe di potenza del modulo consentita dallo switch, la direzione del flusso d'aria (dalla parte anteriore-a-indietro rispetto a quella-a-anteriore), i limiti di temperatura del fornitore, le letture della temperatura DOM in tempo reale, se le porte vicine trasportano anche ottiche ad alta-potenza e la capacità di raffreddamento del rack. Inoltre, poiché i collegamenti PAM4 dipendono dalla chiusura di RS-FEC, imposta la modalità FEC per entrambe le estremità prima della finestra di modifica anziché durante la stessa.

Scelta per scenario

Piuttosto che un generico "scegli il più veloce", adatta l'ottica alla situazione. La tabella seguente copre i casi che si verificano più spesso.

QSFP28 vs QSFP56: quale percorso di aggiornamento ha senso?

Rimani su QSFP28 quando la rete è solidamente 100G, il livello server è 25G e la priorità sono prezzi maturi e basso rischio. Passa a QSFP56 quando il livello di accesso è effettivamente 50G o la spina dorsale è congestionata a 100G e la piattaforma, il cablaggio e il piano FEC sono tutti pronti per PAM4-. La domanda decisiva non è "200G è più veloce" - ovviamente lo è, ma "il resto del collegamento supporta PAM4 oggi e 200G sarà ancora il livello giusto tra due anni o il budget dovrebbe andare verso 400G".

Quando non scegliere QSFP56

Salta QSFP56 se le tue porte non supportano 50G PAM4, se l'accesso al server è ancora 10G o 25G (l'uplink da 200G rimarrà inattivo), se il rack non può assorbire il calore extra per-porta o se la tua roadmap passa a 400G abbastanza presto da far diventare 200G un passaggio intermedio incagliato. L'acquisto di un'ottica da 200 G per una porta che non può eseguire PAM4 è la versione più costosa dell'errore di corrispondenza della forma.

QSFP56 rispetto a QSFP-DD

Se stai progettando una nuova rete con un percorso chiaro verso 400G, vale la pena valutare QSFP-DD rispetto a QSFP56. QSFP-DD aggiunge una seconda fila di corsie elettriche (otto invece di quattro) ed è il fattore di forma comune per 400G, pur rimanendo in grado di ospitare ottiche a velocità inferiore-su molte piattaforme. Non si tratta di una sostituzione-per ogni caso d'uso QSFP56, anche se - la scelta dipende dalla piattaforma di commutazione, dal piano di breakout, dal budget per l'ottica e dalla roadmap della larghezza di banda. NostroPanoramica tecnica QSFP-DDesamina il punto in cui si adatta rispetto alle quattro-generazioni di corsie.

Cosa controllare sulla scheda tecnica dello Switch

La maggior parte degli errori di collegamento-vengono decisi sulla scheda tecnica, non sul rack. Prima di emettere un ordine di acquisto, leggi la documentazione della piattaforma per queste specifiche:

1. Le modalità di velocità per porta effettivamente supportate dal gabbia (40G/100G/200G), non solo il tipo di connettore.
2. L'ottica-o la matrice di compatibilità supportata per l'esatta piattaforma e versione del software.
3. Quale breakout divide l'immagine del sistema operativo esposta su quella porta (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. La classe di potenza massima del modulo per gabbia ed eventuali limiti quando le porte vicine sono popolate.
5. Le modalità FEC predefinite e configurabili per ciascuna velocità.
6. La direzione del flusso d'aria del telaio e l'intervallo di temperatura operativa nominale.

Errori comuni da evitare

I cinque che ricorrono di più: acquistare l'ottica più veloce senza controllare le modalità supportate dalla porta; presupponendo che l'adattamento meccanico equivalga alla compatibilità elettrica; riutilizzare un cavo breakout di una generazione diversa; lasciando FEC non corrispondente su un collegamento PAM4; e pianificare la larghezza di banda dimenticando il calore che-le ottiche ad alta velocità aggiungono a uno switch denso. Ognuno di essi è economico da evitare sulla carta e costoso da inseguire una volta che l'attrezzatura è travasata.

Punti chiave

QSFP+, QSFP28 e QSFP56 condividono un involucro a quattro-corsie ma servono tre diversi livelli di rete: 40G, 100G e 200G, con QSFP56 che attraversa il territorio PAM4. Seleziona dalla porta dello switch verso l'esterno, non dall'ottica verso l'interno - conferma le modalità di velocità supportate, l'elenco delle ottiche, il supporto breakout, fibra e connettore, portata, FEC e budget termico prima dell'acquisto. Per 100G oggi, QSFP28 rimane l’impostazione predefinita pratica; QSFP+ copre ancora il 40G legacy; e QSFP56 è la scelta giusta per una vera densità di 200G, ma solo quando l'intero collegamento - porta, ottica, cavo, FEC e raffreddamento - sono progettati per questo.