QSFP versus QSFP28 versus QSFP56: snelheid en compatibiliteit

QSFP, QSFP28 en QSFP56 worden voortdurend door elkaar gehaald omdat ze dezelfde compacte, insteekbare vorm met vier- rijstroken delen. Het zijn echter niet dezelfde generatie zendontvangers. De snelste manier om ze recht te houden is via Ethernet-snelheid:QSFP+ is gebouwd voor 40G, QSFP28 voor 100G en QSFP56 voor 200G.Alles wat mensen daarna laat struikelen - poortondersteuning, signalering, breakout, FEC en thermisch gedrag - volgt daaruit.

Eén naamgeving voordat we beginnen, want dit zorgt voor echte inkoopfouten. Als we in deze handleiding alleen ‘QSFP’ schrijven, bedoelen we de originele 40G-generatie die de industrie gewoonlijk bestempeltQSFP+. De gewone term 'QSFP' wordt ook losjes gebruikt voor het hele gezin, dus een regelitem dat alleen maar 'QSFP-optiek' zegt, zegt vrijwel niets over de snelheid ervan. In de volgende paragraaf komen we hier op terug.

Als u een upgrade overweegt of optiek voor een specifieke schakelaar koopt, selecteer dan niet op de modulevorm. Een QSFP28-module valt netjes in een 40G-kooi en kan nog steeds geen verbinding maken, omdat de switchpoort - en niet de transceiver - de elektrische interface, de gegevenssnelheid en het firmwaregedrag bepaalt waarop de verbinding daadwerkelijk draait.

QSFP+ versus QSFP28 versus QSFP56

QSFP versus QSFP+: zijn ze hetzelfde?

Dit is de vraag die meer bestellingen doet ontsporen dan welk compatibiliteitsprobleem dan ook. Het korte antwoord:QSFP is een familie; QSFP+ is er één lid van.

QSFP staat voor Quad Small Form-factor Pluggable. 'Quad' is het vier-baanontwerp dat elke generatie hanteert; wat van generatie op generatie verandert, is de snelheid van elke rijstrook. QSFP+ was het eerste breed inzetbare lid met vier 10G-lanes voor 40G Ethernet. Omdat het als eerste arriveerde, werden "QSFP" en "QSFP+" uitwisselbaar in datasheets, inkooporders en switch-CLI's, en die gewoonte bleef hangen, zelfs nadat de 100G- en 200G-generaties verschenen.

Dus als u "QSFP" zonder nummer ziet, beschouw het dan als dubbelzinnig en los het op voordat u koopt: een 40G QSFP+ optiek en een 100G QSFP28 optiek zien er identiek uit in een lade, maar zijn niet uitwisselbaar in een poort. De mechanische envelop, de I²C-beheerinterface en de SFF-8636-geheugenkaart worden gedeeld door de QSFP/QSFP28-familie, wat precies de reden is waarom twee zeer verschillende optica op het eerste gezicht door elkaar kunnen worden gehaald. Een snelle mapping die in de praktijk stand houdt:

• QSFP+- 40G, vier 10G NRZ-banen.
• QSFP28- 100G, vier 25G-klasse NRZ-rijstroken.
• QSFP56- 200G, vier 50G-klasse PAM4 rijstroken.

• 

Het kernverschil: rijstrooksnelheid en signalering

Het hele gezin schaalt op dezelfde manier: houd vier rijstroken aan, duw steeds meer stukjes naar beneden. Elke snelheidsklasse wordt gedefinieerd door deIEEE 802.3 Ethernet-standaarden, wat de reden is dat een compatibele optiek van de ene leverancier samenwerkt met een compatibele poort van een andere.

QSFP+: vier 10G-banen (40G)

Een 40G QSFP+ SR4-module beheert vier zend- en vier ontvangstbanen via parallelle multimode glasvezel, meestal afgesloten in een MPO/MTP-connector; de single-mode LR4-variant multiplext vier golflengten op een duplex LC-paar voor een bereik van 10 km. QSFP+ verdient nog steeds zijn plaats in oudere 40G-cores, testbanken en kostengevoelige links-. Het heeft geen zin meer op het moment dat uw servertoegang is verplaatst naar 25G of 50G, omdat de 40G-poort eerder de bottleneck wordt dan de optiek.

QSFP28: vier 25G-banen (100G)

QSFP28 behoudt de lay-out met vier- rijstroken, maar verhoogt elke rijstrook tot 25G- klasse NRZ, wat het tot het werkpaard maakte van 100G blad- ruggengraatweefsel. Eén enkele QSFP28-poort draagt ​​100G, en op switches die deze modus weergeven, wordt deze gesplitst in vier 25G SFP28-links - de perfecte match voor racks vol 25G-servers die 100G-uplinks voeden. Het ecosysteem is diep (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4, plus DAC en AOC), wat deel uitmaakt van de reden waarom het de veilige standaard blijft voor nieuwe 100G-builds.

QSFP56: vier 50G PAM4-banen (200G)

QSFP56 verdubbelt de poort opnieuw naar 200G door vier 50G-lanes te gebruiken, en om 50G in een lane te passen, schakelt het over van NRZ- naar PAM4-signalering. NRZ verzendt één bit per symbool met behulp van twee niveaus; PAM4 verzendt twee bits per symbool met behulp van vier niveaus. Dat verpakt meer gegevens in dezelfde baudsnelheid, maar de vier niveaus zitten dichter bij elkaar, dus de link is veel minder tolerant ten aanzien van ruis, reflecties en marginale kanalen. Het praktische gevolg is dat QSFP56 geen "snellere QSFP28" is - het is een andere elektrische generatie, en verwacht dat de poort, firmware en linkpartner zijn ontworpen voor PAM4.

NRZ versus PAM4: waarom het de techniek verandert

De sprong naar PAM4 is de grootste reden waarom QSFP56-implementaties mislukken op een manier waarop QSFP28-implementaties dat niet deden. Bij NRZ beslist de ontvanger alleen tussen twee toestanden, dus het oog is wijd en de marge vergevingsgezind. Met PAM4 moet de ontvanger vier toestanden in hetzelfde spanningsvenster scheiden, waardoor elk oog tot ongeveer een derde van de hoogte krimpt en de link sterk op DSP en voorwaartse foutcorrectie leunt.

Dat is de reden waarom FEC niet langer optioneel is. 50G-per-baan. PAM4 werd gestandaardiseerd inIEEE 802.3cd, die RS-FEC verplicht stelt voor deze interfaces; de foutcorrectie maakt deel uit van hoe de link is ontworpen om te sluiten, en niet van een afstemknop die je kunt uitzetten. Beschouw een 200G-link als een systeem waarbij de optiek, de host-SerDes en de FEC-instelling het allemaal eens moeten zijn.

Een veldvoorbeeld.In één onderhoudsvenster kwam een ​​200G-verbinding aan beide kanten schoon en slaagde voor een snelle ping-test, zodat deze werd afgetekend. Uren later werden gemarkeerde klimpost-FEC-fouten en periodieke valpartijen gecontroleerd. De oorzaak was een FEC-mismatch: aan de ene kant was RS-FEC ingeschakeld, aan de andere kant had een profiel geërfd waardoor dit werd uitgeschakeld. De link "werkte" net lang genoeg om het probleem te verbergen. De oplossing was triviaal; de les was dat je op PAM4 de FEC-modus bevestigtvoorje sluit de wijziging af, want een link die oplicht is niet hetzelfde als een link die gezond is.

Compatibiliteit: kunt u QSFP+, QSFP28 en QSFP56 combineren?

Dit is waar het meeste echte geld wordt verspild. De modules zijn mechanisch uitwisselbaar; de havens niet. De regel die bijna elk geval verklaart, is eenvoudig:

Een poort met een hogere-snelheid kan vaak een module met een lagere-snelheid aansturen, maar een poort met een lagere-snelheid kan nooit een module met een hogere-snelheid aansturen, tenzij de leverancier dit expliciet heeft ontworpen.

QSFP+ module in een QSFP28 poort?

Vaak ja - wanneer u met de switch die poort in de 40G-modus kunt zetten. De 100G SerDes kan worden geconfigureerd tot het 40G elektrische profiel dat een QSFP+ optiek verwacht, wat gefaseerde 40G → 100G-migraties praktisch maakt op dezelfde hardware. Het addertje onder het gras is dat de poort de lagere-snelheidsmodus moet adverteren in de lijst met ondersteunde- optieken; mechanische aanpassing is niet hetzelfde als een geadverteerde modus.

QSFP28-module in een QSFP+ poort?

Nee. Een QSFP+-poort biedt alleen de elektrische interface van de klasse 40G-, en er is geen manier om de 25G-per-baan te leveren die een 100G-optiek nodig heeft. De module kan zijn EEPROM plaatsen en mogelijk zelfs lezen, maar de link kan niet onderhandelen over maximaal 100G - de host heeft eenvoudigweg niet de rijstroken om deze te voeden. Verwachten dat automatische-onderhandeling deze kloof zal overbruggen, is de klassieke fout: een 100G QSFP28 SR4 die in een kooi met alleen 40G-wordt geplaatst, blijft donker, ongeacht hoe de poort is geconfigureerd.

QSFP56-module in een QSFP28-poort?

Nee. QSFP56 heeft rijstroken nodig die geschikt zijn voor 50G PAM4-; een QSFP28-poort is gebouwd voor 100G NRZ en heeft noch de snelheid per baan, noch het PAM4-datapad om een ​​200G-optiek te gebruiken. Er is geen software-instelling die een 100G NRZ-poort omzet in een 200G PAM4-poort.

Kan een QSFP56-poort oudere modules uitvoeren?

Vaak, maar alleen door ontwerp. Veel 200G-platforms bieden 100G QSFP28- en 40G QSFP+-modi op dezelfde kooi, zodat operators een upgrade kunnen uitvoeren, maar die achterwaartse werking is een eigenschap van de switch-ASIC en zijn software, niet van de QSFP56-kooi zelf. De test is of de optiek voorkomt in de ondersteunde lijst van de leverancier voor dat platform en in de modus -. Als dat niet het geval is, neem dan aan dat deze niet wordt ondersteund.

Breakout-compatibiliteit

Breakout is een tweede, aparte bron van dode links, omdat deze afhankelijk is van de poortmodusEnhet besturingssysteem, niet alleen de kabel. Elke generatie breekt uit binnen zijn eigen rijstrooksnelheid:

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

De connectoren zien er generaties lang bekend uit, en dat is precies de valkuil: een 40G-naar-4×10G-assemblage is niet hetzelfde als een 100G-naar-4×25G-assemblage, zelfs als beide op dezelfde manier eindigen. Een breakout-link mislukt wanneer de ouderpoort niet in breakout-modus is geplaatst, wanneer de OS-image die specifieke splitsing niet blootlegt, of wanneer het andere uiteinde de beoogde rijstrooksnelheid niet kan halen - en een link die over vier kanalen half-up is, is moeilijker te diagnosticeren dan een link die nooit tot stand is gekomen. Voordat u bestelt, moet u de montage afstemmen op de poortsnelheid en bevestigen dat het platform de exacte splitsing ondersteunt. Wanneer parallelle optica de uitbraak voeden, wordt meestal de vezelzijde opgebouwdMTP/MPO breakout-kabelsaangepast aan het aantal rijstroken.

Bekabeling en bereik: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC en AOC

Het genereren van modules is slechts de helft van de beslissing; de verbindingsafstand, het vezeltype en de connector zijn de andere helft. De onderstaande bereikcijfers zijn nominale waarden gedefinieerd door IEEE 802.3 voor de gebruikelijke varianten - de exacte afstand hangt altijd af van de vezelkwaliteit en de specifieke optiek.

Multimode-links met een kort-bereik

Binnen een rij of aan de overkant van een hal zijn SR4-optieken via parallelle multimode de standaard. De SR4-varianten van alle drie de generaties draaien op glasvezel met MPO/MTP-aansluiting, dus de bekabeling die ze voedt, is doorgaans opgebouwd uitMPO/MTP-patchkabelsmet de juiste polariteit en rijbaantoewijzing.

Bereik is waar multimode bijt: door van 40G naar 100G te gaan op dezelfde OM3-bekabeling wordt de ondersteunde afstand korter, en 200G is nog krapper. Als u bestaande trunks hergebruikt, controleer dan of de vezelkwaliteit overeenkomt met de specificaties van de optiek voordat u zich ertoe verbindt - ons overzicht vanOM3- en OM4-afstandslimietenlegt uit waar elk cijfer bovenaan staat.

Links in enkele-modus

Voor langere afstanden dekken LR4, FR4, DR4, CWDM4 en PSM4 verschillende afstanden en architectuurafwegingen-. WDM-varianten (FR4, LR4, CWDM4) bundelen vier golflengten tot een duplexpaar, zodat ze eindigen induplex LC-connectoren; parallelle single{0}}varianten (DR4, PSM4) houden afzonderlijke vezels per baan aan en gebruiken in plaats daarvan MPO/MTP.

De vezel zelf is net zo belangrijk als de optiek over afstand. Meestal is dit een single-centraleOS2-vezelvoor buiten-fabrieks- en lange campustrajecten, en het afstemmen van de glasvezelcategorie op het bereikbudget van de optiek zorgt ervoor dat een verbinding van 10 km binnen de specificaties blijft.

DAC- en AOC-koppelingen

Voor in-rack- of aangrenzende-rack-hops zijn directe-koperkabels (DAC) en actieve optische kabels (AOC) vaak goedkoper en eenvoudiger dan afzonderlijke optica plus jumpers. DAC is de goedkoopste-optie voor zeer korte kopertrajecten; AOC is lichter en reikt verder dan passief koper. Bij 50G-per-baan PAM4 worden de koperlengte en de signaalkwaliteit meedogenloos snel, dus een passieve DAC die prima presteert op 25G, is bij de hogere snelheden misschien niet conservatief op een koperlengte van 50G -.

Stroom-, FEC- en thermische planning

Snellere rijstroken hebben meer signaalverwerking nodig, en die verwerking komt tot uiting in de vorm van warmte. Ter ruwe indicatie: 40G QSFP+ optica zit doorgaans in het bereik van ~1,5–3,5 W, 100G QSFP28 rond de 3,5–5 W en 200G QSFP56 vaak 5–7 W of meer, afhankelijk van de variant. U hoeft niet te raden: elke module maakt zijn lot bekend via deSFF-8636 vermogensklassenonderhouden door de SNIA SFF-commissie, en de schakelaar dwingt een maximale klasse per kooi af.

Per-poort klinkt dat onschuldig; op schaal is dat niet het geval. Een toename van 2 W per poort over een 1RU-switch met 32 ​​poorten voegt ruwweg 64 W aan optische warmte toe aan een chassis dat al thermisch dicht was, en een volledig gevulde box met 64 poorten verdubbelt dat. Dat is genoeg om randpoorten voorbij hun temperatuurlimieten te duwen als de luchtstroomrichting verkeerd is of aangrenzende kooien ook over hete optica beschikken.

Een veldvoorbeeld.Een dichte top-of-rackswitch was voorzien van hoog-power long-optica in elke poort. De verbindingen waren in orde, maar binnen een dag registreerde het chassis temperatuuralarmen op de kooien die zich het dichtst bij de warme- luchtuitlaat bevonden. Er was niets defect - de luchtstroom van het rack en het thermische budget per-poort van de switch waren eenvoudigweg niet gepland voor die optische mix. De kaarten kwamen terug naar de specificaties nadat de krachtige optica- opnieuw was verplaatst, weg van de hete hoek en de richting van de luchtstroom was gecorrigeerd. Bandbreedte was gepland; hitte niet.

Voordat u QSFP56 of QSFP28 met een hoog-vermogen en lang-bereik implementeert, moet u rekening houden met de vermogensklasse van de module die de switch toestaat, de richting van de luchtstroom (voor-naar-achter-naar-voor), de temperatuurlimieten van de leverancier, de live DOM-temperatuurmetingen, of aangrenzende poorten ook optica met hoog-vermogen hebben, en de koelcapaciteit van het rack. En omdat PAM4-koppelingen afhankelijk zijn van RS-FEC om te sluiten, moet u de FEC-modus voor beide uiteinden instellen vóór het wijzigingsvenster in plaats van tijdens het wijzigingsvenster.

Kiezen op scenario

In plaats van een algemeen 'kies de snelste', moet u de optiek afstemmen op de situatie. In de onderstaande tabel worden de gevallen weergegeven die het vaakst voorkomen.

QSFP28 versus QSFP56: welk upgradepad is zinvol?

Blijf op QSFP28 als het netwerk stevig 100G is, de serverlaag 25G is en de prioriteit ligt bij volwassen prijzen en een laag risico. Stap over op QSFP56 wanneer de toegangslaag echt 50G is of de wervelkolom overbelast is bij 100G en het platform, de bekabeling en het FEC-plan allemaal klaar zijn voor PAM4-. De doorslaggevende vraag is niet "is 200G sneller", - dat is het uiteraard wel - maar "ondersteunt de rest van de link PAM4 vandaag de dag, en zal 200G over twee jaar nog steeds het juiste niveau zijn, of moet het budget richting 400G gaan."

Wanneer u niet voor QSFP56 moet kiezen

Sla QSFP56 over als uw poorten 50G PAM4 niet ondersteunen, als de servertoegang nog steeds 10G of 25G is (de 200G-uplink blijft inactief), als het rack de extra warmte per- poort niet kan absorberen, of als uw routekaart snel genoeg naar 400G springt zodat 200G een gestrande tussenstap wordt. Het kopen van een 200G-optiek voor een poort die PAM4 niet kan draaien, is de duurste versie van de vorm-matching-fout.

QSFP56 versus QSFP-DD

Als u een nieuw materiaal ontwerpt met een duidelijk pad naar 400G, is QSFP-DD de moeite waard om af te wegen tegen QSFP56. QSFP-DD voegt een tweede rij elektrische rijstroken toe (acht in plaats van vier) en is de gebruikelijke vormfactor voor 400G, terwijl hij op veel platforms optica met lagere-snelheid kan hosten. Het is geen vervanging- voor elke QSFP56-gebruikssituatie, hoewel - de keuze afhangt van uw switchplatform, breakout-plan, optisch budget en bandbreedte-roadmap. OnsQSFP-DD technisch overzichtloopt door waar het past ten opzichte van de vier-baangeneraties.

Wat u moet controleren op het Switch-gegevensblad

De meeste link{0}}fouten worden op het gegevensblad vastgesteld, niet in het rack. Lees de platformdocumentatie voor de volgende details voordat u een inkooporder plaatst:

1. De snelheidsmodi per-poort die de kooi daadwerkelijk ondersteunt (40G / 100G / 200G), niet alleen het connectortype.
2. De ondersteunde-optiek of compatibiliteitsmatrix voor dat exacte platform en die softwareversie.
3. Welke uitbraak de OS-image splitst, wordt op die poort blootgelegd (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. De maximale vermogensklasse van de module per kooi en eventuele limieten wanneer aangrenzende poorten zijn gevuld.
5. De standaard en configureerbare FEC-modi voor elke snelheid.
6. De luchtstroomrichting van het chassis en het nominale bedrijfstemperatuurbereik.

Veelvoorkomende fouten die u moet vermijden

De vijf die het meest terugkomen: het kopen van de snelste optiek zonder de ondersteunde modi van de poort te controleren; ervan uitgaande dat mechanische pasvorm gelijk is aan elektrische compatibiliteit; hergebruik van een breakout-kabel van een andere generatie; het achterlaten van FEC op een PAM4-link; en het plannen van bandbreedte, terwijl je de hitte vergeet die hogere--snelheidsoptica toevoegt aan een compacte schakelaar. Op papier is het allemaal goedkoop om te vermijden en duur om te achtervolgen als de uitrusting eenmaal in het rek zit.

Belangrijkste afhaalrestaurants

QSFP+, QSFP28 en QSFP56 delen een envelop met vier- rijstroken, maar bedienen drie verschillende netwerkniveaus: 40G, 100G en 200G, waarbij QSFP56 het PAM4-territorium binnengaat. Selecteer vanaf de switchpoort naar buiten, niet vanaf de optiek naar binnen. - bevestig de ondersteunde snelheidsmodi, de optische lijst, breakout-ondersteuning, glasvezel en connector, bereik, FEC en thermisch budget voordat u koopt. Voor 100G blijft QSFP28 vandaag de dag de praktische standaard; QSFP+ dekt nog steeds oudere 40G; en QSFP56 is de juiste roep om echte 200G-dichtheid, maar alleen als de hele link-- poort, optiek, kabel, FEC en koeling - ervoor is ontworpen.