Съемный приемопередающий модуль форм-фактора QSFP28 (Quad Small Form-factor Pluggable) – промышленный стандарт модульных сетевых трансиверов, применяемый в высокоскоростных сетях передачи данных. QSFP28 представляет собой съемный модуль в компактном металлическом корпусе, с одной стороны оснащённый контактной группой из 38 дорожек для подключения к порту сетевого устройства, а с другой стороны оснащенный оптическим интерфейсом для подключения к линии передачи.
Трансиверы QSFP28 предназначены для приема и передачи информационных сигналов между сетевыми устройствами со скоростью передачи 100 – 112 Гбит/с. Общее описание характеристик, габаритов и внешнего вида трансивера, а также конструкции и размеров порта для установки описывает международный стандарт QSFP MSA (INF-8438).
Так же существуют международные стандарты дополняющие QSFP MSA, а именно SFF-8665 описывающий общие характеристики трансивера QSFP28 и разъема для его установки, так же стандарты SFF-8662 и SFF-8663 описывающие посадочную корзину трансивера и электрический разъем QSFP28 порта, отдельным стандартом SFF-TA-1004 описывается устройство внутренней памяти QSFP28 трансиверов.
Цветовая маркировка QSFP28 модулей
В QSFP28 трансиверах, как и других форм факторах для удобства эксплуатации используется цветовая маркировка, реализованная на язычке толкателя модуля. В международном стандарте INF-8438 указаны всего три цвета на основные длины волн:
- Бежевый – 850 нм;
- Синий – 1310 нм;
- Белый – 1550 нм.
Но современный ассортимент моделей QSFP28 модулей, значительно шире предложенных в стандарте MSA трех моделей. В связи с отсутствием четкого регламента, цветовая маркировка от производителя к производителю может изменяться, но основные цветовые ращения уже перешли в разряд общепринятых, они перечислены в таблице ниже.
Принцип работы QSFP28 трансиверов
Принципиально трансиверы QSFP28, как и любые другие оптические приемопередатчики состоят из:
- Передатчик (Tx) — лазер;
- Приемник (Rx) — широкополосный фотоприемник;
- Оптический/е разъем/ы;
- Печатная плата;
- Контактные дорожки;
- Металлический корпус;
- Механизм крепления.
Но в связи с особенностью QSFP MSA многие QSFP28 обладают четырьмя передатчиками и четырьмя приемниками. Фактически увеличение количества передатчиков и приемников не как не отличает работу с QSFP28 модулями в сравнении с другими форм-факторами, обладающими одним передатчиком и приемником, кроме введения специальных терминов:
- Total Output Power – суммарная выходная мощность;
- Output Power each Line – выходная мощность каждой линии (аналог значения Tx);
- Sensitive each Line – чувствительность приемника каждой линии (аналог значения Rx).
Для вычисления оптического бюджета QSFP28 модуля потребуются значения характеристик: Output Power each Line и Sensitive each Line, которые необходимо подставить в формулу:
AR = Pmin – Smin
Где Pmin это минимальное значение характеристики Output Power each Line, а Smin минимальное значение характеристики Sensitive each Line.
Как и для других высокоскоростных модулей, для трансиверов форм-фактора QSFP28 ведущих передачу на длинах волн, не входящих в О-диапазон важной характеристикой, является допустимая величина дисперсии (Dispersion Tolerance), указывающая на максимальное значение хроматической дисперсии в линии передачи, при котором допускается передача сигнала без необходимости компенсации дисперсии.
Мониторинг параметров QSFP28 модулей
Для контроля и отслеживания рабочих параметров QSFP28 трансиверов используется система цифрового мониторинга – DDM. DDM позволяет по запросу получать в реальном времени все основные параметры модуля, а именно:
- Подаваемое на трансивер напряжение,
- Температура трансивера,
- Ток смещения лазера,
- Исходящая оптическая мощность TX,
- Принимаемая оптическая мощность RX.
При анализе данных DDM необходимо учитывать величину погрешности измерения, подробнее о функционале цифрового мониторинга можно прочесть по ссылке.
Отличия QSFP28 от других форм-факторов
Трансиверы QSFP28 являются частью семейства QSFP, в которое помимо QSFP28 входят такие форм-факторы как QSFP+ и QSFP56. Так же модули QSFP28 во многих сферах современных телекоммуникация пришли на смену форм-факторам CFP и CFP2.
Отличия QSFP28 от QSFP+ и QSFP56
Увеличенная скорость передачи: от 40 Гбит/с (QSFP+) и 56 Гбит/с (QSFP56) до 100 Гбит/с – 112 Гбит/с (QSFP28).
Отличия QSFP28 от CFP
Миниатюризация корпуса, в следствии чего была увеличена удельная емкость портов в 1 RackUnit, но из-за уменьшения размеров корпуса снизились показатели пассивного охлаждения трансивера.
Расширение модельной линейки: появились модификации PSM4, WDM, DAC и AOC.
Упрощение формирования линейного сигнала, в CFP линейный сигнал собирается из 10 потоков 10 Гбит/с в то время, как в QSFP28 из 4 потоков 25 Гбит/с.
Отличия QSFP28 от CFP2
Широкая модельная линейка и большая распространённость в сетевых устройствах. Трансиверы CFP2 по большей мере являются специальными интерфейсами в системах передачи трафика, таких, как например DWDM Long-Haut сети, в то время как QSFP28 используются в различных задачах, как в локальных подключениях, так и в MAN сетях.
Виды QSFP28 трансиверов
Актуальные модели QSFP28 MSA можно разделить на две основные категории по принципу передачи:
- Передача данных на четырех длинах волн;
- Передача данных на одной длине волны (Single Lambda).
QSFP28 передающие на 4 длинах волн
В данную категорию трансиверов попадает четыре вида QSFP28 различные по технологиям передачи:
QSFP28 SR4 – оптический модуль с разъемом MPO предназначенный для организации связи по многовомовым волокнам.
QSFP28 PSM4 (Parallel Single Mode 4 lane) – это так же трансивер с оптическим разъемом MPO, но ведущий передачу на четырех параллельно передаваемых длинах волн 1310 нм и рассчитанный на работу по одномодовому волокну.
Двухволоконный QSFP28 LWDM4, как ясно из названия трансивера, это двухволоконный модуль с оптическим разъемом Duplex LC/UPC передающий данные на четырех волнах из частотной сетки LWDM уплотнения: 1295,56 нм, 1300,05нм, 1304,58нм, 1309,14 нм. Так как, передача данных ведется по одному волокну на разных длинах волн, внутри трансивера установлены мультиплексор и демультиплексор для суммирования сигналов с четырех EML лазеров в линейный сигнал и деления линейного сигнала между четырьмя фотоприемниками.
Двухволоконный QSFP28 CWDM4 – визуально этот вид ничем не отличается от описанного выше, он так же представляет собой двухволоконный модуль с оптическим разъемом Duplex LC/UPC. Главной особенностью QSFP28 CWDM4 является то, что передача ведется на четырех длинах волн CWDM из О-диапазона: 1270 нм, 1290 нм, 1310 нм, 1330 нм.
QSFP28 передающие на 1 длине волны (Single Lambda)
Данная категория трансиверов QSFP28 весьма вариативна как по внешнему виду, так и по сферам применения, но объединяет все модели передача данных на одной длине волны с модуляцией PAM4 (Pulse Amplitude Modulation 4). В категорию на данный момент входят три типа трансиверов:
WDM (BiDirectional) QSFP28 – одноволоконные трансиверы с оптическим разъемом Single LC/UPC, позволяющие организовать канал передачи данных по одному волокну. Принципиально этот тип QSFP28 ничем не отличается от других WDM модулей.
Оптическая часть трансивера выполнена в виде BOSA (Bi-Directional Optical Sub Assembly), где в качестве передатчика используется EML-лазер передающий на длине волны из диапазонов CWDM4 или LWDM4, в зависимости от дальности передачи, тип оптического фильтра в BOSA зависит от используемого лазера, а фотоприёмник является широкополосным, в моделях с дальностью передачи 30 км и более – сенсор дополняется предварительным усилителем APD.
CWDM QSFP28 Single Lambda – представляет собой обычный двухволоконный трансивер с разъемом Duplex LC/UPC. В качестве передатчика используется EML-лазер с модуляцией PAM4 на одной из длин волн из диапазона CWDM4. Пока дальность передачи этого типа трансиверов невелика и составляет 10 – 25 км.
DWDM QSFP28 Single Lambda – это двухволоконный модуль с EML-лазером и широкополосным приемником подключаемый к оптической трассе при помощи разъема Duplex LC/UPC. Исходная дальность передачи DWDM QSFP28 очень скромная – 2 км, что обусловлено сильным влиянием хроматической дисперсии на передаваемый 100 Гбит/с сигнал, но при использовании трансивера совместно с оптическими усилителями и компенсаторами дисперсии протяженность линии возрастает до 80 км.
QSFP28 DAC кабели – это медные твинаксиальные кабели оконеченные с обоих сторон электрическими разъемами трансиверов QSFP28 или QSFP28 + 4*SFP28. За счет того, что форм-фактор QSFP28 изначально подразумевает параллельную передачку четырех потоков 25 Гбит/с среди QSFP28 DAC, на ровне с кабелями прямого подключения «QSFP28 – QSFP28», встречаются и так называемые «гидры» или Breakout кабели.
Breakout кабель представляет собой кабельную сборку, на одной конце которой закреплен разъем в виде QSFP28 трансивера, далее кабель разделяется на четыре независимых направления, на концах каждой из которых закреплен трансивер SFP28. Таким образом можно «разделить» один 100 Гбит/с QSFP28 порт на четыре 25 Гбит/с SFP28 порта.
Как и любые другие DAC кабели QSFP28 используются для организации локального подключения и представляют собой экономически выгодную альтернативы: QSFP28 SR4, QSFP28 PSM, QSFP28 LR4.
QSFP28 AOC кабели – это оптическая кабельная сборка на основе многомодового волокна OM4 из 8 волокон с жестко закрепленными на обоих концах QSFP28 или QSFP28 + 4*SFP28 трансиверами. AOC кабели позволяют организовать 100 Гбит/с подключения на расстоянии до 100 метров. Как и в случае с QSFP28 DAC кабелями AOC кабели бывают прямого подключения «QSFP28 – QSFP28» и Breakout «QSFP28 – 4*SFP28».
Использование QSFP28 AOC позволяет избежать проблем с загрязнением коннекторов патч-корда или адаптеров и неправильной кроссировкой соединения.