Обзоры оборудования

Виды QSFP28 модулей

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.

Чертеж QSFP28 трансивера

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.

Цветовая маркировка QSFP28 модулей

Принцип работы QSFP28 трансиверов

Принципиально трансиверы QSFP28, как и любые другие оптические приемопередатчики состоят из:

  1. Передатчик (Tx) — лазер;
  2. Приемник (Rx) — широкополосный фотоприемник;
  3. Оптический/е разъем/ы;
  4. Печатная плата;
  5. Контактные дорожки;
  6. Металлический корпус;
  7. 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:

  1. Подаваемое на трансивер напряжение,
  2. Температура трансивера,
  3. Ток смещения лазера,
  4. Исходящая оптическая мощность TX,
  5. 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.

Технические характеристики QSFP+, QSFP56, QSF28, CFP, CFP2 модулей

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.

Схема работы QSFP28 xWDM4

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.

Схема WDM QSFP28 модуля

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.

QSFP28 DAC кабель

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».

QSFP28 AOC кабель

Использование QSFP28 AOC позволяет избежать проблем с загрязнением коннекторов патч-корда или адаптеров и неправильной кроссировкой соединения.

Поделиться