Eine umfassende Einführung in 40G QSFP + und CFP

Nov 05, 2020 Eine Nachricht hinterlassen

Was ist QSFP +?
Als aktualisierte Version von QSFP ist QSFP + ein kompakter, Hot-Swap-fähiger optischer Transceiver mit einer Übertragungsrate von bis zu 40 Gbit / s und entspricht dem SFF-8436-Protokoll und der QSFP-Multi-Source-Vereinbarung (MSA, Multi-Source) Zustimmung). QSFP + verfügt über vier unabhängige Sende- und Empfangskanäle mit einem optischen 10-Gbit / s-Signal und einer Gesamtbandbreite von 40 Gbit / s. In Anwendungsszenarien für Rechenzentren, Hochleistungscomputernetzwerke, Unternehmenskernschichten und Verteilungsschichten können optische 40G QSFP + -Transceiver 40G Ethernet-Verbindungsübertragungsanwendungen mit hoher Dichte und geringem Stromverbrauch bereitstellen. Die folgende Abbildung zeigt eine allgemeine Größenzeichnung von QSFP +.
QSFP + Schnittstellentyp

Der QSFP + -Transceiver kann in alle Geräte mit QSFP + -Schnittstelle (und einige Geräte mit QSFP28-Schnittstelle) eingesetzt werden, um eine 40G-Netzwerkverbindung zu realisieren. Im Allgemeinen gibt es zwei Arten von 40G QSFP + -Transceiver-Schnittstellen: LC-Duplex-Schnittstelle und MTP / MPO-Schnittstelle. Die beiden haben offensichtliche Unterschiede in der Übertragungsentfernung, dem optischen Kabeltyp und der Frage, ob eine 4x10G-Übertragung realisiert werden kann.


Klassifizierung von QSFP + -Transceivern

Die vier Arten von optischen Transceivern, 40GBASE-SR4, 40GBASE-CSR4, 40GBASE-PLRL4 und 40GBASE-PLR4, sind alle MTP-Schnittstellentransceiver und eignen sich für Situationen, in denen 4 10G-Ethernet-Schnittstellen angeschlossen werden müssen.


40GBASE-SR4 optischer Transceiver

Der optische Transceiver 40GBASE-SR4 ist der am häufigsten verwendete Transceiver für die 40G-Kurzstreckenübertragung. Optische 40GBASE-SR4-Transceiver werden häufig mit Multimode-Glasfasern verwendet. Die Übertragungsentfernung beträgt 100 Meter, wenn sie mit OM3-Glasfasern kombiniert wird. Die Übertragungsentfernung beträgt 150 Meter, wenn sie mit OM4-Glasfasern kombiniert wird. Im Transceiver befinden sich 4 unabhängige Sende- und Empfangskanäle für optische Signale. Jeder Kanal kann eine 10-Gbit / s-Datenübertragung unterstützen, wodurch eine 40-G-Übertragung mit hoher Bandbreite realisiert wird.

40GBASE-CSR4 optischer Transceiver

Sowohl der optische 40GBASE-CSR4-Transceiver als auch der optische 40GBASE-SR4-Transceiver verfügen über MTP-Schnittstellen und beide haben das gleiche Funktionsprinzip. Der optische 40GBASE-CSR4-Transceiver kann mit einem 12-Kern-MTP-Jumper (weiblich) kombiniert werden, um eine optische 40G-Übertragung zu realisieren. oder mit 8-Kern-MTP (weiblich) -4 * LC-Duplex-Verzweigungsbrücke kann es mit 4 optischen 10GBASE-SR-Transceivern verbunden werden, um eine optische 4X10G-Übertragung zu erreichen. Als aktualisierte Version von SR4 hat der optische Transceiver 40GBASE-CSR4 eine maximale Übertragungsentfernung von bis zu 300 Metern (mit OM3-Glasfaser-Jumper) oder 400 Metern (mit OM4-Glasfaser-Jumper).


40GBASE-PLRL4 optischer Transceiver

Im Allgemeinen gibt es zwei grundlegende Modi der Datenübertragung: serielle und parallele. Parallele Übertragung bezieht sich auf die gleichzeitige Übertragung mehrerer Datenbits auf verschiedenen Kanälen auf derselben optischen Faser. Optische 40GBASE-PLRL4-Transceiver, SR4-Transceiver und CSR4-Transceiver übernehmen alle das Prinzip der parallelen Übertragung und sind normalerweise mit MTP-Steckverbindern verbunden. Anders als die beiden oben vorgestellten Arten von optischen Transceivern unterstützt der optische 40GBASE-PLRL4-Transceiver die Fernübertragung, und die Übertragungsentfernung auf Singlemode-Glasfasern kann 1 km oder 1,4 km erreichen.

40GBASE-PLR4 optischer Transceiver

Der optische Transceiver 40GBASE-PLR4 mit MTP-Schnittstelle verwendet ebenfalls das oben beschriebene Prinzip der parallelen Übertragung. Wie der optische 40GBASE-PLRL4-Transceiver kann er auch Single-Mode-Verzweigungsbrücken verwenden, um den Transceiver mit vier optischen 10GBASE-LR-Schnittstellen zu verbinden und eine 4X10G-Übertragung zu realisieren. Wie der optische Transceiver 40GBASE-PLRL4 wird auch der optische Transceiver 40GBASE-PLR4 für die Fernübertragung verwendet, die Übertragungsentfernung ist jedoch länger und beträgt bis zu 10 Kilometer.

QSFP + Transceiver der Duplex LC-Schnittstelle

Die fünf Arten von optischen Transceivern, 40GBASE-BiDi, 40GBASE-UNIV, 40GBASE-LR4, 40GBASE-LR4L und 40GBASE-ER4, sind alle LC-Schnittstellen-Transceiver, von denen nur 40GBASE-BiDi für die Kurzstreckenübertragung über Multi-Transceiver verwendet wird Mode Faser.


Optischer 40GBASE-BiDi-Transceiver

Im Gegensatz zu anderen Transceivern ist der optische 40GBASE-BiDi-Transceiver insofern besonders, als er nur über zwei unabhängige optische 20-Gbit / s-Signaltransceiverkanäle verfügt. Jeder Transceiverkanal kann gleichzeitig optische Signale unterschiedlicher Wellenlänge von einer Multimode-Faser senden und empfangen. Wird normalerweise mit LC-Multimode-Glasfasern verwendet. Es ist erwähnenswert, dass der optische 40GBASE-BiDi-Transceiver eine 40G-Übertragung realisieren kann, ohne das vorhandene 10G-Multimode-Glasfaserkabelsystem zu ändern. Der optische 40GBASE-BiDi-Transceiver kann 100 Meter über ein OM3-Glasfaser-Patchkabel oder 150 Meter über ein OM4-Glasfaser-Patchkabel übertragen.


40GBASE-UNIV optischer Transceiver

GG "UNIV GG"; bedeutet universell. Der optische Transceiver 40GBASE-UNIV kann mit Single-Mode-Glasfaser oder Multi-Mode-Glasfaser verwendet werden, ohne die Transceiver-Konfiguration zu ändern oder andere Hardwaregeräte hinzuzufügen. Wenn Sie diesen Transceiver für die Verkabelung verwenden, können Zeit und Kosten für die Verkabelung bis zu einem gewissen Grad reduziert werden. Der optische Transceiver 40GBASE-UNIV verfügt über 4 Kanäle, und jeder Kanal kann 10G-Signale senden oder empfangen. Nach der Kombination mit einem Multiplexer werden zwei optische Fasern für die 40G-Übertragung verwendet. In Kombination mit den Multimode-Fasern OM3 und OM4 beträgt die Übertragungsentfernung 150 Meter. In Kombination mit Single-Mode-Fasern beträgt die Übertragungsentfernung 500 Meter bis 2 Kilometer (abhängig von verschiedenen Anbietern).

40GBASE-LR4 optischer Transceiver

Wie oben erwähnt, werden optische 40GBASE-SR4-Transceiver häufig bei der Kurzstreckenübertragung verwendet, während optische 40GBASE-LR4-Transceiver die am häufigsten verwendeten Transceiver bei der Fernübertragung sind. Der optische Transceiver 40GBASE-LR4 verwendet eine Duplex-LC-Schnittstelle, die über einen Single-Mode-Jumper bis zu 10 Kilometer übertragen kann. Diese Art von optischem Transceiver verfügt über 4 unabhängige Sende- und Empfangssignalkanäle. Das optische Signal am Sendeende durchläuft den Multiplexer, um alle Wellenlängen für die Übertragung zu kombinieren, und das gesendete Signal wird vom Demultiplexer am Empfangsende in 4 Übertragungsraten zerlegt. Es ist ein 10-Gbit / s-Kanal.

40GBASE-LR4L optischer Transceiver

Der optische 40GBase-LR4L-Transceiver und der optische 40GBase-LR4-Transceiver haben das gleiche Arbeitsprinzip und beide realisieren eine 40G-Ferndatenübertragung über Singlemode-Jumper. Der Unterschied zwischen beiden besteht darin, dass der optische Transceiver 40GBase-LR4L eine maximale Übertragungsentfernung von nur 2 Kilometern aufweist.

40GBASE-ER4 optischer Transceiver

Der zuletzt eingeführte Transceiver 40GBASE-ER4 hat das gleiche Funktionsprinzip wie die beiden vorherigen Transceiver LR4 und LR4L. Es verwendet eine LC-Duplex-Schnittstelle mit einem Single-Mode-Jumper. Der optische Transceiver 40GBASE-ER4 ist mit bis zu 40 Kilometern die längste Übertragungsentfernung unter den neun in diesem Artikel vorgestellten Transceivern.

Die detaillierten Informationen und der Vergleich der oben genannten neun Transceiver sind in der folgenden Tabelle aufgeführt:


Schnittstellentyp

Patchcord-Typ

Wellenlänge

Übertragungsentfernung

Anderer Name

SR4

MTP

MM

850 nm

100mOM3; 150mOM4

iSR4

CSR4

MM

850 nm

300mOM3; 400mOM4

XSR4 / ESR4 / SR4E / eiSR4


PLRL4

SM

1310 nm

1 km oder 1,4 km

PIR4 / LRL4


PLR4

SM

1310 nm

10 km

/


BiDi

Duplex LC

MM

832 nm bis 918 nm

100mOM3; 150mOM4

SR-BD / SR-BiDi

UNIV

SM / MM

1310 nm

150 mOM3 / OM4 SM, 500 m bis 2 kmSM

LX4 / LM4


LR4L

SM

1310 nm

2 km

IR4


LR4

SM

1310 nm

10 km

/


ER4

SM

1310 nm

40km

/


Was ist GFP?

CFP (C-Formfaktor steckbar) ist ein optisches Transceiver-Übertragungsprotokoll, das von der CFP MSA-Organisation für die digitale Hochgeschwindigkeitssignalübertragung formuliert wurde. Diese Vereinbarung dient zunächst hauptsächlich 100G-Ethernet, kann aber auch in 40G-Netzwerken verwendet werden. Es gibt hauptsächlich drei Arten von 40G CFP-gekapselten optischen Transceivern: 40 GBASE-SR4 CFP-optischer Transceiver, Multimode-OM4-Jumper mit MTP-Schnittstelle, Datenübertragung 150 Meter; Optischer 40GBASE-FR CFP-Transceiver, Single-Mode mit Duplex-SC-Schnittstelle Verwenden Sie Jumper zusammen, die Übertragungsentfernung beträgt 2 Kilometer; 40GBASE-LR4 CFP optischer Transceiver, die Übertragungsentfernung kann 10 Kilometer erreichen.


QSFP + und CFP-Vergleich

Die Hauptunterschiede zwischen optischen QSFP + -Transceivern und optischen CFP-Transceivern spiegeln sich in den folgenden Aspekten wider:

1. Aussehen: Optische CFP-Transceiver sind offensichtlich größer (die Preise sind im Allgemeinen höher);

2. Schnittstellentyp: Der optische CFP-Transceiver verwendet eine MTP- oder Duplex-SC-Schnittstelle, während der optische QSFP + -Transceiver eine MTP- oder Duplex-LC-Schnittstelle verwendet.

3. Transceivertypen: Optische CFP-Transceiver haben begrenzte Typen, und optische QSFP + -Transceiver verfügen zusätzlich zu den neun in diesem Artikel beschriebenen gängigen Transceivern über andere Modelle, die unterschiedliche Übertragungsentfernungen unterstützen, um den Anforderungen verschiedener Benutzer gerecht zu werden.

Der optische Transceiver QSFP + integriert die Eigenschaften von geringer Größe, geringen Kosten, hoher Flexibilität und breiter Anwendbarkeit. Im Vergleich zum optischen CFP-Transceiver wird er von den Benutzern bevorzugt.


Fazit

Untersuchungen zeigen, dass die optische Übertragungsbandbreite im Bereich der Kommunikationsnetze dringend von ursprünglich 10G auf 40G oder sogar 100G aufgerüstet werden muss. Der optische 40G QSFP + -Transceiver kann eine 40G-Datenübertragung mit hoher Dichte, geringen Kosten und geringem Stromverbrauch realisieren und hat gute Entwicklungsperspektiven.

Heutzutage gibt es viele optische 40G-Transceiverprodukte auf dem Markt. Besonders wichtig ist die Unterscheidung zwischen verschiedenen Kategorien und die Auswahl des optischen Transceivers, der Ihren Anforderungen entspricht.