O guia definitivo para módulos transceptores ópticos Cisco QSFP

A transmissão de dados eficiente e consistente é significativa no ambiente tecnológico em rápida mudança. Sem dúvida, em ambientes de rede de alta velocidade, os módulos transceptores ópticos Cisco QSFP (Quad Small Form-Factor Pluggable) são essenciais. Este guia tem como objetivo dar uma ideia completa dos vários tipos de módulos Cisco QSFP e suas características e utilizações. Quer você seja um profissional de TI tentando melhorar o desempenho de seus data centers ou um engenheiro de rede que precisa de especificações técnicas mais detalhadas, este guia deve ajudá-lo a adquirir conhecimento suficiente sobre a melhor forma de tomar decisões relacionadas aos transceptores ópticos da Cisco. Quando terminarmos de ler este artigo, saberemos melhor o que pode ser conseguido implementando Cisco QSFPs em nossa infraestrutura de rede.

O que é um módulo transceptor óptico Cisco QSFP?

Compreendendo o formato Cisco QSFP

O padrão QSFP foi seguido pelos módulos transceptores ópticos QSFP da Cisco, que foram criados para transmissão rápida de dados. O QSFP+ pode funcionar com 100 Gbps e mais porque suporta taxas de dados de até 100 Gbps e além. Isso torna o formato apropriado para ambientes de rede de alto desempenho. Existem diferentes tipos de módulos Cisco QSFP, como: QSFP+, QSF28 e QSFP-DD – cada um com recursos que atendem a vários requisitos de rede. Os módulos permitem troca a quente, o que significa que podem ser instalados ou substituídos rapidamente sem afetar qualquer operação na rede. Além desse recurso, a maioria dos Cisco QSFPs suportam vários protocolos, como Ethernet, Fibre Channel, Infiniband, etc., tornando-os versáteis o suficiente para uso em diferentes cenários de rede onde pode existir heterogeneidade entre outros dispositivos conectados através do mesmo link/infraestrutura de rede. segmento.

Principais recursos de um módulo transceptor QSFP

Conhecidos por seus fortes recursos e confiabilidade nos sistemas de rede atuais são os módulos transceptores QSFP. Esses recursos avançados incluem:

1. Rápida transferência de dados: Para lidar com a crescente necessidade de aplicações com uso intensivo de dados, os QSFPs suportam larguras de banda muito altas, variando de 40 Gbps (QSFP+) a 400 Gbps (QSFP-DD).
2. Funcionalidade hot-swap: Sem desligar o sistema, eles podem ser inseridos ou removidos, o que garante tempo mínimo de interrupção e operação contínua da rede.
3. Compatibilidade com vários dispositivos: Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand entre outros protocolos podem funcionar de forma eficaz com transceptores QSFP permitindo assim que sejam utilizados em diferentes aplicações.
4. Capacidade de economia de energia: O baixo consumo de energia desses dispositivos ajuda a reduzir custos operacionais sem comprometer os níveis de desempenho.
5. Melhores opções de distância de alcance e conectividade: Este tipo de módulo suporta links curtos em fibra multimodo (MMF), bem como links longos em fibra monomodo (SMF).
6. Integração do fator de forma: Com seus tamanhos pequenos e pesos leves, os módulos QSFP podem caber facilmente em redes densamente povoadas, deixando espaço suficiente para outros componentes.

Usos típicos em data centers e computação de alto desempenho

Para transferências rápidas de dados e forte desempenho de rede, os módulos transceptores QSFP são necessários em data centers e ambientes de computação de alto desempenho (HPC). Esses tipos de módulos geralmente são usados ​​nos aplicativos listados abaixo:

1. Switching Top-of-Rack (ToR): Empregados em configurações de switch ToR, facilitam a interconectividade entre servidores, bem como switches de rede central em velocidades muito altas, contribuindo assim para a movimentação eficaz de informações em várias partes de um determinado data center.
2. Interconexões de alta velocidade: Para tarefas como simulações em larga escala ou cálculos científicos onde há necessidade de transferência rápida de dados de baixa latência entre diferentes nós; isso só pode ser possível através da utilização de sistema HPC com esse tipo de conectividade fornecida pelo módulo QSFP.
3. Infraestrutura de computação em nuvem: para obter soluções de rede escaláveis ​​e flexíveis que permitam o compartilhamento contínuo de recursos entre ambientes virtuais hospedados em serviços em nuvem, os data centers devem estar equipados com esses tipos de transceptores para que possam suportar essas estruturas de rede.
4. Redes de área de armazenamento (SANs): Os dispositivos de armazenamento precisam de maior velocidade de acesso e desempenho de armazenamento, portanto os módulos QSFP desempenham um papel significativo, fornecendo-lhes uma conexão de largura de banda mais alta, o que melhora sua eficiência geral quando usados ​​em conjunto com servidores, especialmente aqueles localizados distantes uns dos outros.
5. Agregação de Rede: Em cenários onde vários canais de baixa largura de banda estão sendo combinados em um caminho de alta largura de banda para aumentar a eficiência e o rendimento total da rede; tal otimização exigirá transceptores QSFP.

Como funciona um módulo Cisco QSFP-40G-SR4?

Princípios operacionais de transceptores 850nm 150m

O módulo Cisco QSFP-40G-SR4 funciona com base no princípio da comunicação óptica de curta distância com comprimento de onda de 850 nm. Este transceptor para fibras multimodo foi projetado para transmissão de dados de até 150 metros em fibras do tipo OM3 ou OM4. O módulo possui quatro canais full-duplex independentes, cada um capaz de transmitir a 10 Gbps, agregando assim uma taxa de dados total de 40 Gbps.

O processo começa quando os sinais elétricos de entrada são convertidos em sinais ópticos por lasers emissores de superfície de cavidade vertical (VCSELs) que emitem luz a 850 nm, que é então transmitida através de um cabo de fibra óptica. Na extremidade receptora, os fotodetectores convertem os sinais ópticos novamente em elétricos, garantindo uma comunicação de dados eficiente e de alta velocidade. Essa arquitetura permite transferências de baixa latência e alto rendimento entre diferentes pontos de presença em data centers ou ambientes HPC onde tais recursos são necessários.

Compatibilidade com fibra multimodo (MMF)

O módulo Cisco QSFP-40G-SR4 suporta fibra multimodo (MMF), como OM3 e OM4. Esses tipos de fibras são usados ​​para transmissão de dados em distâncias curtas, onde uma fibra OM3 pode ir até 100 metros, enquanto uma fibra OM4 pode atingir 150 metros a uma velocidade de 40 Gbps. Esse recurso garante ótimo desempenho e economia em data centers ou redes empresariais com espaços confinados que exigem conexões de alta largura de banda próximas umas das outras. O uso de MMFs reduz as despesas de infraestrutura, mas mantém a comunicação rápida porque ainda suporta dados de alta velocidade através do comprimento de onda de 40 nm do módulo QSFP-4G-SR850.

Compreendendo as opções de conectividade Ethernet 40G

Para compreender as opções de conectividade Ethernet 40G, é importante considerar diferentes módulos transceptores e padrões de cabeamento. As opções incluem cabos de cobre de conexão direta, cabos ópticos ativos (AOCs) e vários transceptores ópticos, como módulos QSFP+.

• Direct Attach Copper (DAC): São soluções econômicas e com baixo consumo de energia, usadas principalmente para conexões de curto alcance de até 7 metros entre racks ou tipos adjacentes de equipamentos em data centers.
• Cabos Ópticos Ativos (AOCs): Possuem transceptores embutidos que permitem cobrir distâncias muito maiores que os DACs, chegando até 100 metros; Os AOCs são mais adequados quando é necessária alta flexibilidade com alcance estendido em um ambiente de data center.
• Transceptores Ópticos QSFP+: Esses transceptores são compatíveis com fibras monomodo e multimodo e oferecem flexibilidade para diferentes distâncias. Por exemplo, o QSFP-40G-SR4 funciona com fibras OM3 e OM4 e permite até 150 metros em baixa latência, tornando-o ideal para data centers de alta densidade.

Cada opção tem seus próprios benefícios, dependendo das necessidades específicas da aplicação, fornecendo conexões Ethernet 40G confiáveis ​​projetadas para diversos cenários de rede.

Quais são os benefícios de usar transceptores Cisco QSFP?

Desempenho aprimorado em redes empresariais e de distribuição

Os transceptores Cisco QSFP garantem melhor desempenho nas áreas de distribuição e núcleo de uma rede corporativa, oferecendo conexões de baixa latência e alta largura de banda necessárias para aplicativos contemporâneos com uso intensivo de dados. Essa variedade de transceptores suporta diferentes taxas de transferência de dados, bem como protocolos, para que possam ser facilmente integrados a qualquer infraestrutura sem diminuir a interoperabilidade entre os sistemas. Os QSFPs Cisco funcionam com base em tecnologias ópticas avançadas que garantem uma conexão forte e estável com pouca perda de sinal, o que é muito importante para o funcionamento eficiente de toda a rede, mantendo a integridade das informações transmitidas por ela. Além disso, existem alguns outros recursos úteis, como o Monitoramento Óptico Digital (DOM), graças ao qual os gerentes podem controlar suas redes de forma mais eficaz, detectando problemas em tempo real e resolvendo-os rapidamente, reduzindo assim os custos operacionais e otimizando o desempenho geral. Esses dispositivos, como os produzidos pela Cisco, são necessários para ambientes corporativos porque fornecem escalabilidade em vários níveis, incluindo resiliência em grandes organizações com muitas filiais ou subsidiárias, todas conectadas por meio de redes de longa distância (WANs).

Conectividade de alta densidade para data centers

Para economizar espaço nos data centers e simplificar o gerenciamento de cabos, os transceptores Cisco QSFP permitem conectividade de alta densidade. Esses transceptores permitem a combinação de vários links 10G em um link 40G, reduzindo assim o número total de conexões físicas necessárias. Isso reduz o risco de erros de cabeamento e facilita a manutenção e a escalabilidade. É possível implantá-los com flexibilidade em diferentes topologias de rede porque o formato QSFP é compacto e modularizado. Além disso, os transceptores Cisco QSFP podem funcionar com uma variedade de plataformas de switch e roteador, garantindo assim interoperabilidade para ambientes de data center dinâmicos e em evolução. Consequentemente, os serviços em nuvem, bem como as tecnologias de virtualização, exigem esses tipos de conexões para atender às suas maiores necessidades de largura de banda, mantendo a latência em níveis mínimos, o que leva a velocidades mais rápidas de processamento de informações nessas instalações.

Vantagens da óptica QSFP em computação de alto desempenho

Em ambientes de computação de alto desempenho (HPC), a óptica QSFP traz muitos benefícios. Em primeiro lugar, possui capacidades de largura de banda expansivas que podem suportar taxas de dados de até 100 Gbps, o que é necessário para a alta demanda de transferência de dados comum em aplicações HPC. Em segundo lugar, a eficiência energética é melhorada através da utilização de transceptores QSFP; isso é conseguido através da utilização de tecnologias avançadas para reduzir o consumo de energia em comparação com modelos de transceptores mais antigos. O resultado proporciona economias significativas nos custos operacionais e menos danos ao meio ambiente causados ​​por tais reduções no uso de energia. Em terceiro lugar, estes módulos são concebidos suficientemente pequenos para ocupar menos espaço nos equipamentos de rede, mas ainda mantêm a modularidade, aumentando assim o número de portas por dispositivo, levando a uma melhor utilização do espaço e a uma infraestrutura de cabeamento simplificada em todas as redes. Em quarto lugar, esses dispositivos apresentam valores de baixa latência, fatores cruciais para manter um bom desempenho computacional, uma vez que se espera que tais sistemas processem dados e executem aplicações com baixos níveis de tolerância a atrasos. Por último, a sua interoperabilidade aliada à escalabilidade garante uma integração sem esforço em qualquer estrutura de rede existente, permitindo assim capacidades de expansão suaves e garantindo ao mesmo tempo a adaptabilidade dos clusters HPC face às mudanças nos requisitos em termos de capacidades de computação necessárias ao longo do tempo.

Como escolher o módulo transceptor óptico Cisco QSFP correto?

Critérios para seleção de módulos QSFP compatíveis

Para garantir que sua infraestrutura de rede funcione de maneira ideal, você deve levar em consideração alguns pontos ao escolher módulos QSFP que possam funcionar em conjunto:

1. Requisitos de taxa de dados: verifique se o módulo QSFP suporta a taxa de dados que sua aplicação precisa, como 40 Gbps ou 100 Gbps, para atender aos requisitos de largura de banda de sua rede.
2. Distância e tipo de fibra: Verifique se pode ser usado em cabos de fibra monomodo ou multimodo observando a distância de transmissão suportada. Isso o ajudará a combinar este transceptor com o layout físico e os requisitos de distância da sua rede.
3. Compatibilidade entre módulos de diferentes fornecedores: Garanta que não haja degradação de desempenho ao usar módulos de vários fornecedores em um ambiente; eles devem trabalhar juntos sem problemas.
4. Consumo de energia: Avalie quanta energia esses dispositivos consomem, já que os modelos de baixo consumo de energia economizam dinheiro em operações e reduzem a geração de calor em DCs.
5. Eficiência orçamentária e de custos: considere os investimentos iniciais em relação às economias futuras no uso de energia e na confiabilidade operacional ao selecionar módulos acessíveis, mas confiáveis.
6. Compatibilidade do Módulo QSFP: Verifique se ele se conecta facilmente a outros dispositivos, como switches, roteadores, etc., que já estão instalados em uma configuração existente, evitando assim desafios de conectividade durante o processo de integração.

Estas organizações estabelecem certos padrões, nomeadamente ANSI TIA/EIA-568-C series (EUA) e ISO/IEC 11801 Ed2 (Internacional).

Considerações sobre diferentes opções de conectividade Ethernet

Quando observo as diversas maneiras pelas quais a Ethernet pode ser conectada a uma rede, há algumas coisas importantes em que penso para tornar minha escolha o mais informada possível. Uma das primeiras coisas que faço é avaliar as necessidades de velocidade do meu aplicativo observando diferentes taxas de dados e sua disponibilidade – 10GbE, 25GbE ou até 100GbE, se necessário. Após esta etapa ter sido concluída com sucesso, vem a decisão sobre os tipos de mídia física, que podem incluir cabos de cobre ou cabos de fibra óptica, dependendo do que funcionará melhor com os níveis de desempenho desejados juntamente com os requisitos de distância (a fibra normalmente é mais rápida em distâncias mais longas). Outra coisa que vale a pena considerar é se uma solução Ethernet é ou não compatível com minha infraestrutura atual, porque isso pode significar ter que comprar novos dispositivos que suportem esses padrões ou não poder usá-los completamente. Para acrescentar a este ponto, porém, deve-se também verificar o suporte à padronização da indústria e a compatibilidade entre equipamentos de diferentes fornecedores – para que tudo funcione perfeitamente em conjunto, sem quaisquer problemas que surjam posteriormente devido a combinações incompatíveis de hardware/software. Todos esses fatores retirados de várias fontes on-line confiáveis ​​devem me ajudar a descobrir qual opção seria mais adequada para melhorar a confiabilidade nas redes e, ao mesmo tempo, garantir que as melhorias na rede aconteçam sempre que possível, com base nos recursos disponíveis!

Conformidade MMSA e especificações ópticas

Para responder à pergunta sobre conformidade com MMSA e especificações ópticas, você deve estar interessado em certas coisas. O número um é garantir que ele esteja em conformidade com os padrões de acordos de múltiplas fontes, que tratam da compatibilidade entre produtos de diferentes fabricantes. Isso deve incluir a verificação se ele também atende a outras especificações relevantes, como SFP+ para 10GbE, QSFP+ para 40GbE e QSFP28 para 100GbE.

Avalie especificações ópticas detalhadas, como comprimento de onda, distância de transmissão e orçamento de energia, em relação às necessidades da sua rede. Além disso, leve em consideração o fator de forma, a faixa de temperatura e a capacidade de monitoramento de diagnóstico digital, que fornece monitoramento em tempo real de parâmetros como potência de saída óptica, corrente de polarização do laser ou temperatura.

É essencial garantir a confiabilidade e a eficiência na implantação de transceptores ópticos em nossa infraestrutura de rede, seguindo os requisitos de conformidade do MMSA e examinando minuciosamente as propriedades da fibra óptica.

Qual é o papel do Cisco QSFP-4X10G-LR-S nas redes modernas?

Visão geral do módulo QSFP-4X10G-LR-S

O módulo Cisco QSFP-4X10G-LR-S é importante em projetos de rede contemporâneos por sua capacidade de enviar dados rapidamente por longas distâncias. Este módulo quádruplo conectável de fator de forma pequeno (QSFP) suporta 40 Gigabit Ethernet (40GbE) por meio de quatro pistas independentes de 10GbE, o que significa que ele pode ser facilmente dimensionado e ter melhor desempenho do que a maioria dos outros. É normalmente usado para links entre switches, data centers e redes de computação de alto desempenho.

O QSFP-4X10G-LR-S é um transceptor de longa distância que opera em fibra monomodo (SMF) até 10 km, sendo portanto adequado para grandes instalações. Está em conformidade com o padrão IEEE 802.3ae 10GBASE-LR/LW e 40GBASE-LR4; isso garante a compatibilidade com as infraestruturas atualmente implantadas. Além desses recursos, o módulo consome menos energia e possui fortes funções de diagnóstico, ao mesmo tempo em que atende aos requisitos da indústria, tornando-o confiável onde há altos volumes de tráfego nas redes.

Vantagens e aplicações em data centers

Em data centers, o módulo Cisco QSFP-4X10G-LR-S apresenta diversas vantagens. Primeiro, ele pode suportar com flexibilidade faixas de 40 GbE e 10 GbE, garantindo que a infraestrutura de rede seja escalonável o suficiente para atender às crescentes necessidades de largura de banda de diferentes épocas. Em segundo lugar, ao utilizar um cabo de fibra óptica monomodo (SMF), este módulo pode atingir até 10 quilómetros, possibilitando assim a interligação entre áreas geográficas distantes, o que por sua vez conduz a operações simplificadas e latência reduzida.

Em relação às aplicações, o QSFP-4X10G-LR-S é muito útil para conectividade entre switches porque fornece conexões rápidas entre agregação e switches principais. Isto ajuda a melhorar o desempenho geral das redes, ao mesmo tempo que melhora o gerenciamento do fluxo de dados. Além disso, a sua conformidade com as normas IEEE significa que pode ser integrado noutros sistemas sem qualquer problema, facilitando a compatibilidade entre vários dispositivos utilizados numa organização ou mesmo entre diferentes instituições, se necessário. Além disso, a eficiência energética economiza energia, reduzindo os custos incorridos, especialmente na operação de data centers de grande escala. Também considera preocupações ambientais, uma vez que será desperdiçada menos eletricidade durante os períodos de operação.

Noções básicas sobre tipos de conectores e cabos breakout

A infraestrutura do data center pode ser configurada e otimizada usando cabos breakout e tipos de conectores. Normalmente, o módulo QSFP-4X10G-LR-S usa conectores LC para fazer interface com fibra monomodo (SMF). Esses conectores LC de tamanho pequeno permitem mais espaço para equipamentos de rede.

Pelo contrário, os cabos breakout dividem uma única conexão de alta largura de banda em várias conexões de menor largura de banda. Para módulos QSFP-4X10G-LR-S, um QSFP+ a 4x SFP+ cabo de fuga é comumente aplicado. Nesta configuração, uma conexão de 40 GbE pode ser separada em quatro conexões de 10 GbE, o que permite projetar redes com flexibilidade e aumentá-las ou reduzi-las conforme necessário.

Os data centers podem otimizar o rendimento geral da rede e as instalações de alta densidade usando cabos breakout e tipos de conectores apropriados. Isso permite que as redes se ajustem de acordo com as diferentes necessidades de largura de banda e, ao mesmo tempo, tenham desempenho confiável em níveis de pico.

Fontes de Referência

Elemento de Forma Pequeno Plugável

Ethernet Gigabit 100

Fibra ótica multimodo

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: O que é um módulo transceptor óptico Cisco QSFP?

R: O transceptor óptico Cisco QSFP é um módulo compacto para aplicações de comunicação de dados que pode ser conectado a quente e produzido pela Cisco. Ele fornece opções de conectividade de alta velocidade em data centers de alta densidade, incluindo opções de Ethernet para dados.

P: Explique a abreviatura QSFP.

R: Significa Quad Small Form-Factor Pluggable, um tipo de módulo transceptor óptico projetado para suportar taxas de dados mais altas e ambientes de rede mais densos.

P: Dê exemplos de alguns tipos de módulos Cisco QSFP amplamente usados.

R: Os seguintes estão entre os tipos comumente usados; Módulos 40GBASE-SR4 QSFP compatíveis com Cisco QSFP-40G-SR4, QSFP compatíveis com Cisco QSFP-40G-SR4, módulos 40G e QSP. Esses módulos oferecem diversas opções de conectividade Ethernet de alta densidade.

P: Diferencie os módulos transceptores ópticos MMF e SMF.

R: Módulos transceptores ópticos MMF (Fibra Multimodo), como transceptores ópticos 40G, destinam-se a distâncias mais curtas de até 150 metros usando fibra multimodo OM4. Em comparação, os transceptores SMF (fibra monomodo) suportam distâncias mais longas em cabos de fibra monomodo.

P: Há algum padrão do setor que os módulos Cisco Qsfp seguem?

R: Sim, eles estão em conformidade com os padrões MSA (Contrato Multi-Fonte) para funcionar com outros transceptores e dispositivos de rede compatíveis fabricados por diferentes fabricantes.

P: Que tipos de taxas de dados são suportadas pelos transceptores Cisco QSFP?

R: Os transceptores Cisco QSFP suportam várias taxas de dados, como 40 Gbps para módulos 40GBASE-SR4 QSFP. Isso oferece aos clientes uma ampla variedade de opções de conectividade Ethernet de alta densidade para suas aplicações de data center.

P: Como podemos conectar dispositivos de rede com transceptores QSFP?

R: Geralmente, colocamos transceptores QSFP em portas QSFP em switches de rede. A conexão direta entre dispositivos QSFP pode ser feita através de cabos de conexão direta de cobre QSFP para QSFP em distâncias mais curtas e links ópticos em distâncias mais longas.

P: O que significa comprimentos de link de suporte em um módulo QSFP?

R: Os comprimentos dos links de suporte mostram a distância máxima que o módulo pode cobrir enquanto transmite dados de maneira confiável. Por exemplo, certos tipos de módulos QSFPS suportam comprimentos de link de até 100 metros em fibra multimodo OM4.

P: Há algum transceptor 40G QSFP compatível disponível?

R: Sim, a Cisco está fornecendo diferentes transceptores 40G QSFP compatíveis, incluindo o Cisco 40GBASE-QSFP e outros transceptores compatíveis, para diversas opções de conectividade.

P: Por que devo usar módulos QSFP de alta densidade?

R: Os módulos QSFP de alta densidade permitem que as organizações aproveitem ao máximo seu espaço limitado em data centers, ao mesmo tempo que fornecem opções de conectividade Ethernet fortes e escaláveis ​​para dados. Isso ajuda a melhorar o desempenho geral e a eficiência das redes.