QSFP vs. QSFP28 vs. QSFP56: Geschwindigkeit und Kompatibilität

QSFP, QSFP28 und QSFP56 werden ständig verwechselt, da sie die gleiche kompakte, vierspurige, steckbare Form haben. Es handelt sich jedoch nicht um dieselbe Generation von Transceivern. Der schnellste Weg, sie auf dem Laufenden zu halten, ist die Ethernet-Geschwindigkeit:QSFP+ ist für 40G, QSFP28 für 100G und QSFP56 für 200G konzipiert.Daraus ergibt sich alles, was die Leute danach aus der Fassung bringt: - Portunterstützung, Signalisierung, Breakout, FEC und thermisches Verhalten -.

Bevor es losgeht, noch ein Hinweis zur Namensgebung, denn es entstehen echte Beschaffungsfehler. Wenn wir in diesem Leitfaden allein „QSFP“ schreiben, meinen wir die ursprüngliche 40G-Generation, die die Branche normalerweise bezeichnetQSFP+. Der einfache Begriff „QSFP“ wird auch lose für die gesamte Familie verwendet, sodass eine Zeile, die nur „QSFP-Optik“ sagt, fast nichts über die Geschwindigkeit aussagt. Darauf kommen wir im nächsten Abschnitt zurück.

Wenn Sie ein Upgrade planen oder Optiken für einen bestimmten Schalter kaufen, entscheiden Sie sich nicht für die Modulform. Ein QSFP28-Modul lässt sich sauber in einen 40G-Käfig einfügen und stellt trotzdem keine Verbindung her, da der Switch-Port - und nicht der Transceiver - über die elektrische Schnittstelle, die Datenrate und das Firmware-Verhalten entscheidet, mit denen die Verbindung tatsächlich läuft.

QSFP+ vs. QSFP28 vs. QSFP56

QSFP vs. QSFP+: Sind sie gleich?

Dies ist die Frage, die mehr Bestellungen zum Scheitern bringt als jedes Kompatibilitätsproblem. Die kurze Antwort:QSFP ist eine Familie; QSFP+ ist ein Mitglied davon.

QSFP steht für Quad Small Form-Factor Pluggable. „Quad“ ist das vierspurige Design, das jede Generation beibehält; Was sich von einer Generation zur nächsten ändert, ist die Geschwindigkeit jeder Spur. QSFP+ war das erste weit verbreitete Mitglied und verfügte über vier 10G-Lanes für 40G-Ethernet. Da es zuerst aufkam, wurden „QSFP“ und „QSFP+“ in Datenblättern, Bestellungen und Switch-CLIs austauschbar, und diese Gewohnheit blieb auch nach dem Erscheinen der 100G- und 200G-Generation bestehen.

Wenn Sie also „QSFP“ ohne Nummer sehen, behandeln Sie es als mehrdeutig und klären Sie es vor dem Kauf: Eine 40G-QSFP+-Optik und eine 100G-QSFP28-Optik sehen in einem Fach identisch aus, sind aber in einem Port nicht austauschbar. Die mechanische Hülle, die I²C-Verwaltungsschnittstelle und die SFF-8636-Speicherkarte sind in der gesamten QSFP/QSFP28-Familie gleich, weshalb zwei sehr unterschiedliche Optiken auf den ersten Blick verwechselt werden können. Eine schnelle Zuordnung, die in der Praxis Bestand hat:

• QSFP+- 40G, vier 10G NRZ-Spuren.
• QSFP28- 100G, vier NRZ-Fahrspuren der Klasse 25G-.
• QSFP56- 200G, vier PAM4-Spuren der Klasse 50G-.

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Der Hauptunterschied: Spurgeschwindigkeit und Signalisierung

Die ganze Familie skaliert auf die gleiche Weise: Behalten Sie vier Spuren bei und schieben Sie auf jeder Spur mehr Teile nach unten. Jede Geschwindigkeitsstufe wird durch die definiertIEEE 802.3 Ethernet-Standards, weshalb eine kompatible Optik eines Anbieters mit einem kompatiblen Port eines anderen Anbieters zusammenarbeitet.

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

Ein 40G-QSFP+-SR4-Modul betreibt vier Sende- und vier Empfangsspuren über parallele Multimode-Glasfaser, die normalerweise in einem MPO/MTP-Stecker abgeschlossen sind; Die Single---Mode-LR4-Variante multiplext vier Wellenlängen auf ein Duplex-LC-Paar für eine Reichweite von 10 km. QSFP+ verdient immer noch seinen Platz in älteren 40G-Kernen, Prüfständen und kostensensiblen Verbindungen. Es macht keinen Sinn mehr, sobald Ihr Serverzugriff auf 25G oder 50G umgestellt wird, da der 40G-Port zum Engpass und nicht zur Optik wird.

QSFP28: vier 25G-Lanes (100G)

QSFP28 behält das vierspurige Layout bei, erhöht jedoch jede Spur auf NRZ der 25G-Klasse, was es zum Arbeitstier unter den 100G-Leaf{5}}Spine-Fabrics machte. Ein einzelner QSFP28-Port überträgt 100G, und bei Switches, die den Modus verfügbar machen, teilt er sich in vier 25G-SFP28-Links auf - die saubere Übereinstimmung für Racks voller 25G-Server, die 100G-Uplinks versorgen. Sein Ökosystem ist tiefgreifend (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4 sowie DAC und AOC), weshalb es nach wie vor der sichere Standard für neue 100G-Builds ist.

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

QSFP56 verdoppelt den Port erneut auf 200G, indem es vier 50G-Lanes betreibt, und um 50G in eine Lane unterzubringen, wechselt es von NRZ- auf PAM4-Signalisierung. NRZ sendet ein Bit pro Symbol auf zwei Ebenen; PAM4 sendet zwei Bits pro Symbol auf vier Ebenen. Dadurch werden mehr Daten in die gleiche Baudrate gepackt, aber die vier Ebenen liegen näher beieinander, sodass die Verbindung weitaus weniger tolerant gegenüber Rauschen, Reflexionen und Randkanälen ist. Die praktische Konsequenz ist, dass QSFP56 kein „schnelleres QSFP28“ ist -, sondern eine andere elektrische Generation ist und erwartet, dass Port, Firmware und Verbindungspartner für PAM4 ausgelegt sind.

NRZ vs. PAM4: Warum es die Technik verändert

Der Wechsel zu PAM4 ist der Hauptgrund dafür, dass QSFP56-Bereitstellungen in einer Weise scheitern, wie es bei QSFP28-Bereitstellungen nicht der Fall war. Bei NRZ entscheidet der Empfänger nur zwischen zwei Zuständen, das Auge ist also weit und der Spielraum ist nachsichtig. Bei PAM4 muss der Empfänger vier Zustände im gleichen Spannungsfenster trennen, wodurch jedes Auge auf etwa ein Drittel der Höhe schrumpft und die Verbindung stark auf DSP und Vorwärtsfehlerkorrektur angewiesen ist.

Aus diesem Grund ist FEC nicht mehr optional. 50G-pro-Lane, in der PAM4 standardisiert wurdeIEEE 802.3cd, was RS-FEC für diese Schnittstellen vorschreibt; Die Fehlerkorrektur ist Teil der Art und Weise, wie die Verbindung geschlossen werden soll, und kein Abstimmknopf, den Sie ausschalten können. Behandeln Sie eine 200G-Verbindung als ein System, bei dem die Optik, die Host-SerDes und die FEC-Einstellung alle übereinstimmen müssen.

Ein Feldbeispiel.In einem Wartungsfenster funktionierte eine 200G-Verbindung an beiden Enden einwandfrei und bestand einen kurzen Ping-Test, sodass sie freigegeben wurde. Stunden später überwachte die Überwachung gemeldete Kletterpfosten-FEC-Fehler und zeitweilige Stürze. Die Ursache war eine FEC-Nichtübereinstimmung: Auf der einen Seite war RS-FEC aktiviert, auf der anderen Seite wurde ein Profil geerbt, das es deaktivierte. Der Link „funktionierte“ gerade lange genug, um das Problem zu verbergen. Die Lösung war trivial; Die Lektion bestand darin, dass Sie auf PAM4 den FEC-Modus bestätigenvorSie schließen die Änderung, da ein leuchtender Link nicht dasselbe ist wie ein fehlerfreier Link.

Kompatibilität: Können Sie QSFP+, QSFP28 und QSFP56 kombinieren?

Hier wird das meiste echte Geld verschwendet. Die Module sind mechanisch austauschbar; die Ports sind es nicht. Die Regel, die fast jeden Fall erklärt, ist einfach:

Ein Port mit höherer{0}}Geschwindigkeit kann häufig ein Modul mit niedrigerer{1}}Geschwindigkeit ansteuern, aber ein Port mit niedrigerer{2}}Geschwindigkeit kann niemals ein Modul mit höherer-Geschwindigkeit ansteuern, es sei denn, der Anbieter hat dies ausdrücklich vorgesehen.

QSFP+-Modul in einem QSFP28-Port?

Häufig ja -, wenn Sie mit dem Switch diesen Port auf den 40G-Modus einstellen können. Die 100G-SerDes können bis auf das elektrische 40G-Profil konfiguriert werden, das eine QSFP+-Optik erwartet, was schrittweise 40G→100G-Migrationen auf derselben Hardware praktisch macht. Der Haken daran ist, dass der Port den Modus mit niedrigerer-Geschwindigkeit in seiner Liste der unterstützten-Optiken angeben muss; Die mechanische Passform ist nicht dasselbe wie ein beworbener Modus.

QSFP28-Modul in einem QSFP+-Port?

Nein. Ein QSFP+-Port bietet nur die elektrische Schnittstelle der 40G--Klasse und es gibt keinen Weg, die 25G-pro-Lane-Signalisierung bereitzustellen, die eine 100G-Optik benötigt. Das Modul setzt seinen EEPROM ein und liest ihn möglicherweise sogar, aber der Link kann nicht bis zu 100 GB aushandeln - Der Host verfügt einfach nicht über die Lanes, um ihn mit Strom zu versorgen. Zu erwarten, dass Auto-diese Lücke überbrückt, ist der klassische Fehler: Ein 100G QSFP28 SR4, der in einen 40G-nur-Käfig eingesetzt wird, bleibt dunkel, egal wie der Port konfiguriert ist.

QSFP56-Modul in einem QSFP28-Port?

Nein. QSFP56 benötigt 50G PAM4-fähige Lanes; Ein QSFP28-Port ist für 100G NRZ ausgelegt und verfügt weder über die Pro-Lane-Rate noch über den PAM4-Datenpfad, um eine 200G-Optik zu betreiben. Es gibt keine Softwareeinstellung, die einen 100G-NRZ-Port in einen 200G-PAM4-Port umwandelt.

Kann ein QSFP56-Port ältere Module betreiben?

Oft, aber nur mit Absicht. Viele 200G-Plattformen stellen 100G-QSFP28- und 40G-QSFP+-Modi im selben Käfig zur Verfügung, sodass Betreiber ein Upgrade durchführen können. Allerdings ist dieser Rückwärtsbetrieb eine Eigenschaft des Switch-ASIC und seiner Software, nicht des QSFP56-Käfigs selbst. Der Test besteht darin, ob die Optik in der unterstützten Liste des Anbieters für diese Plattform und diesen Modus erscheint. - Ist dies nicht der Fall, wird davon ausgegangen, dass sie nicht unterstützt wird.

Breakout-Kompatibilität

Breakout ist eine zweite, separate Quelle für tote Links, da es vom Portmodus abhängtUnddas Betriebssystem, nicht nur das Kabel. Jede Generation bricht innerhalb ihrer eigenen Spurgeschwindigkeit aus:

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

Die Anschlüsse kommen generationsübergreifend bekannt vor, und das ist genau die Falle: Eine 40G-zu-4×10G-Baugruppe ist nicht dasselbe wie eine 100G-zu-4×25G-Baugruppe, selbst wenn beide auf die gleiche Weise enden. Eine Breakout-Verbindung schlägt fehl, wenn der übergeordnete Port nicht in den Breakout-Modus versetzt wurde, wenn das Betriebssystem-Image diese spezifische Aufteilung nicht bereitstellt oder wenn das andere Ende die Ziel-Lane-Rate nicht ausführen kann – und eine Verbindung, die über vier Kanäle zur Hälfte aktiv ist, ist schwieriger zu diagnostizieren als eine, die nie zustande kam. Passen Sie vor der Bestellung die Baugruppe an die Anschlussgeschwindigkeit an und vergewissern Sie sich, dass die Plattform die genaue Aufteilung unterstützt. Wenn parallele Optiken den Breakout speisen, wird normalerweise die Faserseite aus aufgebautMTP/MPO-Breakout-Kabelauf die Anzahl der Fahrspuren abgestimmt.

Verkabelung und Reichweite: SR4, LR4, FR4, DR4, DAC und AOC

Die Modulgenerierung ist nur die halbe Entscheidung; die Verbindungsentfernung, der Fasertyp und der Stecker sind die andere Hälfte. Die folgenden Reichweitenwerte sind durch IEEE 802.3 definierte Nennwerte für die gängigen Varianten -. Die genaue Entfernung hängt immer von der Faserqualität und der spezifischen Optik ab.

Multimode-Links mit kurzer-Reichweite

Innerhalb einer Reihe oder quer durch einen Saal sind SR4-Optiken über Parallel-Multimode die Standardeinstellung. Die SR4-Varianten aller drei Generationen laufen auf MPO/MTP-terminierten Glasfasern, daher besteht die Verkabelung, die sie versorgt, normalerweise aus GlasfaserMPO/MTP-Patchkabelmit der richtigen Polarität und Spurzuordnung.

Bei der Reichweite kommt es auf Multimode an: Der Wechsel von 40G auf 100G mit derselben OM3-Verkabelung verkürzt die unterstützte Entfernung, und 200G ist noch enger. Wenn Sie vorhandene Trunks wiederverwenden, überprüfen Sie die Glasfaserqualität anhand der Spezifikationen der Optik, bevor Sie sich verpflichten - unsere Übersicht überOM3- und OM4-Abstandsgrenzenlegt fest, wo jede Note am besten abschneidet.

Single--Mode-Links

Für längere Strecken decken LR4, FR4, DR4, CWDM4 und PSM4 unterschiedliche Entfernungs- und Architekturkompromisse- ab. WDM-Varianten (FR4, LR4, CWDM4) fassen vier Wellenlängen auf ein Duplexpaar zusammen, sodass sie in endenDuplex-LC-Anschlüsse; Parallele Single-Mode-Varianten (DR4, PSM4) behalten separate Fasern pro Spur und verwenden stattdessen MPO/MTP.

Die Faser selbst ist ebenso wichtig wie die Optik über die Entfernung. In der Regel handelt es sich bei Singlemode-Anlagen um -OS2-FaserB. für Anlagen außerhalb-und lange Campusstrecken. Die Anpassung der Glasfaserkategorie an das Reichweitenbudget der Glasfaser sorgt dafür, dass eine 10-km-Verbindung innerhalb der Spezifikation bleibt.

DAC- und AOC-Links

Für In-Rack- oder benachbarte-Rack-Hops sind Direct-Attach-Kupferkabel (DAC) und aktive optische Kabel (AOC) oft günstiger und einfacher als separate Optiken plus Jumper. DAC ist die kostengünstigste Option für sehr kurze Kupferstrecken. AOC ist leichter und reicht weiter als passives Kupfer. Bei 50G-pro-Lane PAM4 werden Kupferlänge und Signalqualität schnell unversöhnlich, so dass ein passiver DAC, der bei 25G in Ordnung war, bei den höheren Raten konservativ möglicherweise nicht die Kupferlänge von 50G - erreichen kann.

Energie-, FEC- und Wärmeplanung

Schnellere Fahrspuren benötigen mehr Signalverarbeitung, und diese Verarbeitung macht sich als Wärme bemerkbar. Als grober Anhaltspunkt: 40G-QSFP+-Optiken liegen üblicherweise im Bereich von ~1,5–3,5 W, 100G-QSFP28 bei etwa 3,5–5 W und 200G-QSFP56 häufig bei 5–7 W oder mehr, je nach Variante. Sie müssen nicht raten: Jedes Modul gibt seine Auslosung durch bekanntSFF-8636-Leistungsklassenwird vom SNIA SFF-Komitee verwaltet, und der Wechsel erzwingt eine maximale Klasse pro Käfig.

Per-hört sich das harmlos an; Im Maßstab ist dies nicht der Fall. Eine Erhöhung um 2 W pro Port über einen 1-HE-Switch mit 32 Ports fügt einem Gehäuse, das bereits thermisch dicht war, etwa 64 W optische Wärme hinzu, und eine vollständig bestückte 64-Port-Box verdoppelt diese Zahl. Dies reicht aus, um die Temperaturgrenzen der Edge-Ports zu überschreiten, wenn die Luftströmungsrichtung falsch ist oder benachbarte Käfige ebenfalls über heiße Optiken verfügen.

Ein Feldbeispiel.Ein dicht bestückter Top-{0}}des-Rack-Switches war in jedem Port mit Hochleistungsoptiken mit großer Reichweite-bestückt. Die Verbindungen waren in Ordnung, aber innerhalb eines Tages meldete das Gehäuse Temperaturalarme an den Käfigen, die dem Warmluftauslass am nächsten liegen. Nichts war defekt - der Luftstrom des Racks und das thermische Budget des Switches pro-Port waren für diesen optischen Mix einfach nicht geplant. Die Karten erreichten wieder ihre Spezifikationen, nachdem die Hochleistungsoptik von der heißen Ecke entfernt und die Luftstromrichtung korrigiert wurde. Bandbreite war geplant; Hitze hatte nicht.

Planen Sie vor der Bereitstellung von QSFP56 oder QSFP28 mit hoher{1}}Leistung und großer Reichweite-die Modulleistungsklasse, die der Switch zulässt, die Luftstromrichtung (von vorne-nach-hinten vs. von hinten-nach-vorne), die Temperaturgrenzen des Herstellers, die Live-DOM-Temperaturmesswerte, ob benachbarte Ports ebenfalls Hochleistungsoptiken tragen, und die Kühlkapazität des Racks. Und da PAM4-Links zum Schließen von RS-FEC abhängig sind, legen Sie den FEC-Modus für beide Enden vor dem Änderungsfenster und nicht während desselben fest.

Auswahl nach Szenario

Anstelle eines generischen „Wählen Sie den Schnellsten“, passen Sie die Optik an die Situation an. In der folgenden Tabelle sind die Fälle aufgeführt, die am häufigsten auftreten.

QSFP28 vs. QSFP56: Welcher Upgrade-Pfad ist sinnvoll?

Bleiben Sie bei QSFP28, wenn das Netzwerk solide 100G hat, die Serverschicht 25G beträgt und die Priorität auf ausgereiften Preisen und geringem Risiko liegt. Wechseln Sie zu QSFP56, wenn die Zugriffsschicht wirklich 50G beträgt oder die Wirbelsäule bei 100G überlastet ist und die Plattform, die Verkabelung und der FEC-Plan alle PAM4-bereit sind. Die entscheidende Frage ist nicht „Ist 200G schneller“ -, sondern „Unterstützt der Rest des Links heute PAM4 und wird 200G in zwei Jahren immer noch die richtige Stufe sein, oder sollte das Budget in Richtung 400G gehen?“

Wann sollte man sich nicht für QSFP56 entscheiden?

Überspringen Sie QSFP56, wenn Ihre Ports 50G PAM4 nicht unterstützen, wenn der Serverzugriff immer noch 10G oder 25G beträgt (der 200G-Uplink bleibt im Leerlauf), wenn das Rack die zusätzliche Wärme pro-Port nicht absorbieren kann oder wenn Ihre Roadmap früh genug auf 400G springt, sodass 200G zu einem gestrandeten Zwischenschritt wird. Der Kauf einer 200G-Optik für einen Port, der PAM4 nicht ausführen kann, ist die teuerste Version des Shape-Matching-Fehlers.

QSFP56 vs. QSFP-DD

Wenn Sie eine neue Fabric mit einem klaren Weg zu 400G entwerfen, lohnt es sich, QSFP-DD gegenüber QSFP56 abzuwägen. QSFP-DD fügt eine zweite Reihe elektrischer Leitungen hinzu (acht statt vier) und ist der übliche Formfaktor für 400G, kann aber auf vielen Plattformen weiterhin Optiken mit geringerer Geschwindigkeit hosten. Es handelt sich nicht um einen Ersatz-für jeden QSFP56-Anwendungsfall, obwohl - die Wahl von Ihrer Switch-Plattform, Ihrem Breakout-Plan, Ihrem Optikbudget und Ihrer Bandbreiten-Roadmap abhängt. UnserQSFP-DD technische Übersichtgeht dahin, wo es relativ zu den vierspurigen Generationen passt.

Was Sie im Switch-Datenblatt überprüfen sollten

Die meisten Verbindungsfehler werden anhand des Datenblatts und nicht im Rack entschieden. Bevor Sie eine Bestellung aufgeben, lesen Sie die Plattformdokumentation mit den folgenden Einzelheiten:

1. Die pro-Port-Geschwindigkeitsmodi, die der Käfig tatsächlich unterstützt (40 G / 100 G / 200 G), nicht nur der Anschlusstyp.
2. Die unterstützte-Optik oder Kompatibilitätsmatrix für genau diese Plattform und Softwareversion.
3. Welcher Breakout das Betriebssystem-Image aufteilt, wird auf diesem Port verfügbar gemacht (4×10G, 4×25G, 4×50G).
4. Die maximale Modulleistungsklasse pro Käfig und etwaige Grenzwerte bei der Belegung benachbarter Ports.
5. Die standardmäßigen und konfigurierbaren FEC-Modi für jede Geschwindigkeit.
6. Die Luftstromrichtung des Gehäuses und sein Nennbetriebstemperaturbereich.

Häufige Fehler, die es zu vermeiden gilt

Die fünf, die am häufigsten vorkommen: Kauf der schnellsten Optik, ohne die unterstützten Modi des Ports zu überprüfen; vorausgesetzt, mechanische Passung entspricht elektrischer Kompatibilität; Wiederverwendung eines Breakout-Kabels einer anderen Generation; FEC bleibt auf einer PAM4-Verbindung nicht übereinstimmend; und Bandbreitenplanung, ohne dabei die Hitze zu vergessen, die schnellere -Geschwindigkeitsoptiken einem dichten Switch hinzufügen. Auf dem Papier ist es günstig, jedes davon zu vermeiden, aber teuer, es zu verfolgen, wenn die Ausrüstung erst einmal fertig ist.

Wichtige Erkenntnisse

QSFP+, QSFP28 und QSFP56 teilen sich einen vierspurigen Umschlag, bedienen aber drei verschiedene Netzwerkebenen: 40G, 100G und 200G, wobei QSFP56 in das PAM4-Gebiet übergeht. Wählen Sie vom Switch-Port nach außen, nicht vom optischen nach innen. - Bestätigen Sie vor dem Kauf die unterstützten Geschwindigkeitsmodi, die Optikliste, Breakout-Unterstützung, Glasfaser und Stecker, Reichweite, FEC und Wärmebudget. Für 100G bleibt QSFP28 heute der praktische Standard; QSFP+ deckt weiterhin das alte 40G ab; und QSFP56 ist die richtige Wahl für echte 200G-Dichte, aber nur, wenn die gesamte Verbindung - Port, Optik, Kabel, FEC und Kühlung - dafür ausgelegt ist.