QSFP vs QSFP28 vs QSFP56 : vitesse et compatibilité

QSFP, QSFP28 et QSFP56 sont constamment mélangés car ils partagent la même forme compacte, enfichable à quatre-voies. Il ne s’agit cependant pas de la même génération d’émetteur-récepteur. Le moyen le plus rapide de les maintenir droits consiste à utiliser la vitesse Ethernet :QSFP+ est conçu pour 40G, QSFP28 pour 100G et QSFP56 pour 200G.Tout ce qui fait trébucher les gens par la suite - prise en charge des ports, signalisation, dérivation, FEC et comportement thermique - en découle.

Une note de dénomination avant de commencer, car elle provoque de véritables erreurs d'approvisionnement. Dans ce guide, lorsque nous écrivons « QSFP » seul, nous entendons la génération 40G originale que l'industrie qualifie habituellementQSFP+. Le terme simple « QSFP » est également utilisé de manière vague pour toute la famille, donc un élément de campagne qui dit simplement « QSFP optique » ne vous dit presque rien sur sa vitesse. Nous y reviendrons dans la section suivante.

Si vous envisagez une mise à niveau ou achetez des optiques pour un commutateur spécifique, ne sélectionnez pas la forme du module. Un module QSFP28 s'insère proprement dans une cage 40G et ne se connecte toujours pas, car le port du commutateur - et non l'émetteur-récepteur - décide de l'interface électrique, du débit de données et du comportement du micrologiciel sur lequel la liaison s'exécute réellement.

QSFP+ contre QSFP28 contre QSFP56

QSFP vs QSFP+ : sont-ils identiques ?

C’est la question qui fait dérailler plus de commandes que n’importe quel problème de compatibilité. La réponse courte :QSFP est une famille ; QSFP+ en fait partie.

QSFP signifie Quad Small Form-factor Pluggable. « Quad » est le modèle à quatre -voies que chaque génération conserve ; ce qui change d'une génération à l'autre, c'est la vitesse de chaque voie. QSFP+ a été le premier membre largement déployé, doté de quatre voies 10G pour Ethernet 40G. Parce qu'ils sont arrivés en premier, « QSFP » et « QSFP+ » sont devenus interchangeables dans les fiches techniques, les bons de commande et les CLI de commutation, et cette habitude est restée même après l'apparition des générations 100G et 200G.

Ainsi, lorsque vous voyez « QSFP » sans numéro, traitez-le comme ambigu et résolvez-le avant d'acheter : une optique QSFP+ 40G et une optique QSFP28 100G semblent identiques dans un plateau mais ne sont pas interchangeables dans un port. L'enveloppe mécanique, l'interface de gestion I²C et la carte mémoire SFF-8636 sont partagées dans la famille QSFP/QSFP28, c'est exactement pourquoi deux optiques très différentes peuvent être confondues à vue. Une cartographie rapide qui tient la route :

• QSFP+- 40G, quatre voies 10G NRZ.
• QSFP28- 100G, quatre voies NRZ de classe 25G-.
• QSFP56- 200G, quatre voies PAM4 de classe 50G-.

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La différence fondamentale : vitesse sur voie et signalisation

Toute la famille évolue de la même manière : gardez quatre voies, poussez plus de bits dans chacune d'entre elles. Chaque indice de vitesse est défini par leNormes Ethernet IEEE 802.3, c'est pourquoi une optique conforme d'un fournisseur interagit avec un port conforme d'un autre.

QSFP+ : quatre voies 10G (40G)

Un module 40G QSFP+ SR4 exécute quatre voies de transmission et quatre voies de réception sur une fibre multimode parallèle, généralement terminée par un connecteur MPO/MTP ; la variante LR4 monomode-multiplexe quatre longueurs d'onde sur une paire LC duplex pour une portée de 10 km. QSFP+ gagne toujours sa place dans les anciens cœurs 40G, les bancs de test et les liens-sensibles aux coûts. Cela n'a plus de sens dès que l'accès à votre serveur passe à 25G ou 50G, car le port 40G devient le goulot d'étranglement plutôt que l'optique.

QSFP28 : quatre voies 25G (100G)

QSFP28 conserve la disposition à quatre-voies mais élève chaque voie à la classe NRZ 25G-, ce qui en a fait le cheval de bataille des tissus de colonne vertébrale à feuilles 100G-. Un seul port QSFP28 transporte 100G, et sur les commutateurs qui exposent le mode, il est divisé en quatre liaisons SFP28 25G -, ce qui correspond parfaitement aux racks remplis de serveurs 25G alimentant des liaisons montantes 100G. Son écosystème est profond (SR4, DR, FR, CWDM4, PSM4, LR4, plus DAC et AOC), ce qui explique en partie pourquoi il reste la valeur par défaut sûre pour les nouvelles versions 100G.

QSFP56 : quatre voies PAM4 50G (200G)

QSFP56 double à nouveau le port à 200G en exécutant quatre voies 50G, et pour insérer 50G dans une voie, il passe de la signalisation NRZ à la signalisation PAM4. NRZ envoie un bit par symbole en utilisant deux niveaux ; PAM4 envoie deux bits par symbole en utilisant quatre niveaux. Cela regroupe plus de données dans le même débit en bauds, mais les quatre niveaux sont plus rapprochés, de sorte que la liaison est beaucoup moins tolérante au bruit, aux réflexions et aux canaux marginaux. La conséquence pratique est que QSFP56 n'est pas "un QSFP28 plus rapide" -, il s'agit d'une génération électrique différente, et il s'attend à ce que le port, le micrologiciel et le partenaire de liaison soient conçus pour PAM4.

NRZ vs PAM4 : pourquoi cela change l'ingénierie

Le passage à PAM4 est la principale raison pour laquelle les déploiements QSFP56 échouent, contrairement aux déploiements QSFP28. Avec NRZ, le récepteur ne choisit qu'entre deux états, donc l'œil est grand et la marge est indulgente. Avec PAM4, le récepteur doit séparer quatre états dans la même fenêtre de tension, ce qui réduit chaque œil à environ un tiers de la hauteur et oblige la liaison à s'appuyer fortement sur le DSP et la correction d'erreur directe.

C'est pourquoi la FEC cesse d'être facultative.. 50G-par-voie PAM4 a été standardisé dansIEEE 802.3cd, qui impose RS-FEC pour ces interfaces ; la correction d'erreur fait partie de la façon dont le lien est conçu pour se fermer, et non un bouton de réglage que vous pouvez désactiver. Traitez une liaison 200G comme un système où l'optique, le SerDes hôte et le paramètre FEC doivent tous être d'accord.

Un exemple de terrain.Au cours d'une fenêtre de maintenance, une liaison 200G s'est révélée nette aux deux extrémités et a réussi un test ping rapide, elle a donc été signée. Quelques heures plus tard, la surveillance a signalé des erreurs FEC et des chutes intermittentes après l'escalade. La cause était une inadéquation FEC : un côté avait RS-FEC activé, l'autre avait hérité d'un profil qui le désactivait. Le lien "a fonctionné" juste assez longtemps pour masquer le problème. La solution était triviale ; la leçon c'est que sur PAM4 tu confirmes le mode FECavantvous fermez le changement, car un lien qui s'allume n'est pas la même chose qu'un lien qui est sain.

Compatibilité : Pouvez-vous mélanger QSFP+, QSFP28 et QSFP56 ?

C’est là que la plupart de l’argent réel est gaspillé. Les modules sont mécaniquement interchangeables ; les ports ne le sont pas. La règle qui explique presque tous les cas est simple :

Un port à vitesse plus élevée-peut souvent piloter un module à vitesse inférieure-, mais un port à vitesse inférieure-ne peut jamais piloter un module à vitesse plus élevée-à moins que le fournisseur ne l'ait explicitement conçu pour cela.

Module QSFP+ dans un port QSFP28 ?

Fréquemment oui - lorsque le commutateur vous permet de définir ce port en mode 40G. Les SerDes 100G peuvent être configurés jusqu'au profil électrique 40G attendu par une optique QSFP+, ce qui rend les migrations progressives 40G→100G pratiques sur le même matériel. Le problème est que le port doit annoncer le mode de vitesse -inférieur dans sa liste d'optiques-prise en charge ; L'ajustement mécanique n'est pas la même chose qu'un mode annoncé.

Module QSFP28 dans un port QSFP+ ?

Non. Un port QSFP+ fournit uniquement l'interface électrique de classe 40G-, et il n'existe aucun moyen de fournir les 25G-par-voie, signalant les besoins d'une optique 100G. Le module place et peut même lire son EEPROM, mais la liaison ne peut pas négocier jusqu'à 100G - l'hôte n'a tout simplement pas les voies pour l'alimenter. S'attendre à ce que la négociation automatique- comble cet écart est l'erreur classique : un QSFP28 SR4 100 G déposé dans une cage 40 G-seulement reste sombre, quelle que soit la configuration du port.

Module QSFP56 dans un port QSFP28 ?

Non. QSFP56 a besoin de voies compatibles 50G PAM4- ; un port QSFP28 est conçu pour 100G NRZ et n'a ni le débit par voie ni le chemin de données PAM4 pour exécuter une optique 200G. Il n'existe aucun paramètre logiciel permettant de convertir un port NRZ 100G en un port PAM4 200G.

Un port QSFP56 peut-il exécuter des modules plus anciens ?

Souvent, mais seulement à dessein. De nombreuses plates-formes 200G exposent les modes 100G QSFP28 et 40G QSFP+ sur la même cage afin que les opérateurs puissent organiser une mise à niveau, mais ce fonctionnement en arrière est une propriété de l'ASIC du commutateur et de son logiciel, et non de la cage QSFP56 elle-même. Le test consiste à savoir si l'optique apparaît dans la liste prise en charge du fournisseur pour cette plate-forme et le mode - si ce n'est pas le cas, supposez qu'elle n'est pas prise en charge.

Compatibilité des petits groupes

Breakout est une deuxième source distincte de liens morts, car elle dépend du mode de portetle système d’exploitation, pas seulement le câble. Chaque génération se répartit selon sa propre vitesse de voie :

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

Les connecteurs semblent familiers d'une génération à l'autre, ce qui est précisément le piège : un assemblage de 40G-à-4 × 10G n'est pas la même chose qu'un assemblage de 100G-à-4×25G, même lorsque les deux se terminent de la même manière. Un lien breakout échoue lorsque le port parent n'a pas été placé en mode breakout, lorsque l'image du système d'exploitation n'expose pas cette division spécifique ou lorsque l'extrémité distante ne peut pas exécuter le débit de voie cible - et un lien à moitié actif sur quatre canaux est plus difficile à diagnostiquer qu'un lien qui n'a jamais été établi. Avant de commander, faites correspondre l'assemblage à la vitesse du port et confirmez que la plate-forme prend en charge la répartition exacte. Lorsque des optiques parallèles alimentent le breakout, le côté fibre est généralement construit à partir deCâbles breakout MTP/MPOdimensionné en fonction du nombre de voies.

Câblage et portée : SR4, LR4, FR4, DR4, DAC et AOC

La génération du module ne représente que la moitié de la décision ; la distance de liaison, le type de fibre et le connecteur constituent l'autre moitié. Les chiffres de portée ci-dessous sont des valeurs nominales définies par IEEE 802.3 pour les variantes courantes - la distance exacte dépend toujours de la qualité de la fibre et de l'optique spécifique.

Liens multimodes à courte portée-

À l'intérieur d'une rangée ou à travers un hall, les optiques SR4 sur multimode parallèle sont la valeur par défaut. Les variantes SR4 des trois générations fonctionnent sur une fibre à terminaison MPO/MTP, de sorte que le câblage qui les alimente est généralement construit à partir deCordons de brassage MPO/MTPavec la polarité et la cartographie des voies correctes.

Reach est l'endroit où le multimode mord : passer de 40G à 100G sur le même câblage OM3 raccourcit la distance prise en charge, et 200G est encore plus serré. Si vous réutilisez des lignes réseau existantes, confirmez la qualité de la fibre par rapport aux spécifications de l'optique avant de vous engager - notre aperçu deLimites de distance OM3 et OM4indique où chaque note se termine.

Liens-mode unique

Pour les trajets plus longs, LR4, FR4, DR4, CWDM4 et PSM4 couvrent différents compromis en matière de distance et d'architecture-. Les variantes WDM (FR4, LR4, CWDM4) regroupent quatre longueurs d'onde sur une paire duplex, elles se terminent donc parconnecteurs LC duplex; les variantes monomodes parallèles-(DR4, PSM4) conservent des fibres séparées par voie et utilisent MPO/MTP à la place.

La fibre elle-même compte autant que l’optique à distance. L'installation monomode-est généralementFibre OS2pour les installations extérieures-et les longs trajets sur les campus, et faire correspondre la catégorie de fibre au budget de portée de l'optique est ce qui permet de conserver une liaison de 10 km à l'intérieur des spécifications.

Liens DAC et AOC

Pour les sauts en-rack ou-rack adjacents, le cuivre à connexion directe (DAC) et le câble optique actif (AOC) sont souvent moins chers et plus simples que des optiques séparées et des cavaliers. Le DAC est l'option la moins coûteuse-pour les très courts tirages de cuivre ; L'AOC est plus léger et va plus loin que le cuivre passif. À 50G-par-voie PAM4, la longueur du cuivre et la qualité du signal deviennent rapidement impitoyables, donc un DAC passif qui fonctionnait bien à 25G peut ne pas être à une longueur de cuivre de 50G - de manière prudente aux taux plus élevés.

Planification électrique, FEC et thermique

Les voies plus rapides nécessitent davantage de traitement du signal, et ce traitement se manifeste sous forme de chaleur. À titre indicatif, les optiques 40G QSFP+ se situent généralement dans la plage d'environ 1,5 à 3,5 W, les 100G QSFP28 autour de 3,5 à 5 W et les 200G QSFP56 fréquemment entre 5 et 7 W ou plus selon la variante. Vous n'êtes pas obligé de deviner : chaque module annonce son tirage via leClasses de puissance SFF-8636maintenu par le comité SNIA SFF, et le commutateur impose une classe maximale par cage.

Par-port qui semble inoffensif ; à grande échelle, ce n'est pas le cas. Une augmentation de 2 W par port sur un commutateur 1RU à 32 ports ajoute environ 64 W de chaleur optique à un châssis déjà thermiquement étanche, et un boîtier à 64 ports entièrement équipé double ce chiffre. Cela suffit pour pousser les ports de bord au-delà de leurs limites de température si la direction du flux d'air est incorrecte ou si les cages adjacentes utilisent également des optiques chaudes.

Un exemple de terrain.Un commutateur dense-en haut de-rack était équipé d'optiques à haute-puissance et longue portée-dans chaque port. Les liaisons étaient saines, mais en une journée, le châssis a enregistré des alarmes de température sur les cages les plus proches de l'évacuation d'air chaud-. Rien n'était défectueux - le flux d'air du rack et le budget thermique par-port du commutateur n'avaient tout simplement pas été prévus pour ce mix optique. Les cartes sont revenues aux spécifications après avoir remanié les optiques haute puissance - loin du coin chaud et corrigé la direction du flux d'air. La bande passante avait été planifiée ; la chaleur ne l'avait pas été.

Avant de déployer QSFP56 ou QSFP28 haute-puissance longue portée-, planifiez la classe de puissance du module autorisée par le commutateur, la direction du flux d'air (avant-vers-arrière ou arrière-vers-avant), les limites de température du fournisseur, les relevés de température DOM en direct, si les ports voisins sont également équipés d'optiques haute-puissance et la capacité de refroidissement du rack. Et comme les liens PAM4 dépendent de la fermeture de RS-FEC, réglez le mode FEC aux deux extrémités avant la fenêtre de modification plutôt que pendant celle-ci.

Choisir par scénario

Plutôt que de simplement choisir le plus rapide, adaptez l'optique à la situation. Le tableau ci-dessous reprend les cas les plus fréquents.

QSFP28 vs QSFP56 : quel chemin de mise à niveau est judicieux ?

Restez sur QSFP28 lorsque le réseau est solidement 100G, la couche serveur est 25G et la priorité est une tarification mature et un faible risque. Passez à QSFP56 lorsque la couche d'accès est véritablement de 50 G ou que la colonne vertébrale est encombrée à 100 G et que la plate-forme, le câblage et le plan FEC sont tous prêts pour PAM4-. La question décisive n'est pas "le 200G est-il plus rapide" -, c'est évidemment le cas - mais "le reste du lien prend-il en charge PAM4 aujourd'hui, et le 200G sera-t-il toujours le bon niveau dans deux ans, ou le budget devrait-il aller vers le 400G."

Quand ne pas choisir QSFP56

Ignorez QSFP56 si vos ports ne prennent pas en charge 50G PAM4, si l'accès au serveur est toujours de 10G ou 25G (la liaison montante de 200G restera inactive), si le rack ne peut pas absorber la chaleur supplémentaire par -port, ou si votre feuille de route passe à 400G assez tôt pour que 200G devienne une étape intermédiaire bloquée. L'achat d'une optique 200G pour un port qui ne peut pas exécuter PAM4 est la version la plus coûteuse de l'erreur de correspondance de forme.

QSFP56 contre QSFP-DD

Si vous concevez une nouvelle structure avec un chemin clair vers 400G, QSFP-DD vaut la peine d'être comparé à QSFP56. QSFP{{3}DD ajoute une deuxième rangée de voies électriques (huit au lieu de quatre) et constitue le facteur de forme commun pour le 400G, tout en restant capable d'héberger des optiques à vitesse inférieure-sur de nombreuses plates-formes. Il ne s'agit pas d'un remplacement-pour chaque cas d'utilisation de QSFP56, même si - le choix dépend de votre plate-forme de commutation, de votre plan de répartition, de votre budget optique et de votre feuille de route de bande passante. NotrePrésentation technique de QSFP-DDparcourt sa place par rapport aux générations à quatre-voies.

Que vérifier sur la fiche technique du commutateur

La plupart des-échecs de liaison sont déterminés sur la fiche technique, et non sur le rack. Avant de passer un bon de commande, lisez la documentation de la plateforme pour connaître les détails suivants :

1. Les modes de vitesse par port-que la cage prend réellement en charge (40 G/100 G/200 G), et pas seulement le type de connecteur.
2. Les-optiques ou matrice de compatibilité prises en charge pour cette plate-forme et cette version logicielle exactes.
3. Quelle répartition divise l'image du système d'exploitation exposée sur ce port (4 × 10G, 4 × 25G, 4 × 50G).
4. Classe de puissance maximale du module par cage et éventuelles limites lorsque les ports voisins sont occupés.
5. Les modes FEC par défaut et configurables pour chaque vitesse.
6. La direction du flux d'air du châssis et sa plage de température de fonctionnement nominale.

Erreurs courantes à éviter

Les cinq qui reviennent le plus : acheter l’optique la plus rapide sans vérifier les modes supportés par le port ; en supposant que l'ajustement mécanique équivaut à la compatibilité électrique ; réutiliser un câble épanoui d'une génération différente ; laisser FEC incompatible sur une liaison PAM4 ; et planifier la bande passante tout en oubliant la chaleur que les optiques à vitesse plus élevée-ajoutent à un commutateur dense. Chacun est peu coûteux à éviter sur le papier et coûteux à rechercher une fois l'équipement monté en rack.

Points clés à retenir

QSFP+, QSFP28 et QSFP56 partagent une enveloppe à quatre-voies mais desservent trois niveaux de réseau différents : 40G, 100G et 200G, avec QSFP56 traversant le territoire PAM4. Sélectionnez à partir du port du commutateur vers l'extérieur, et non à partir de l'optique vers l'intérieur - confirmez les modes de vitesse pris en charge, la liste optique, la prise en charge des dérivations, la fibre et le connecteur, la portée, le FEC et le budget thermique avant d'acheter. Pour le 100G aujourd'hui, QSFP28 reste la valeur par défaut pratique ; QSFP+ couvre toujours l'ancien 40G ; et QSFP56 est la bonne solution pour une véritable densité 200G, mais seulement lorsque l'ensemble de la liaison - port, optique, câble, FEC et refroidissement - est conçu pour cela.