Полное руководство по модулям оптических приемопередатчиков Cisco QSFP

Эффективная и последовательная передача данных имеет важное значение в быстро меняющейся технологической среде. Без сомнения, в высокоскоростных сетевых средах модули оптических приемопередатчиков Cisco QSFP (Quad Small Form-Factor Pluggable) необходимы. Это руководство призвано дать вам полное представление о различных типах модулей Cisco QSFP, их характеристиках и использовании. Независимо от того, являетесь ли вы ИТ-специалистом, пытающимся улучшить производительность своих центров обработки данных, или сетевым инженером, которому нужны более подробные технические характеристики, это руководство должно помочь вам получить достаточные знания о том, как лучше всего принимать решения, касающиеся оптических трансиверов Cisco. Когда мы закончим читать эту статью, мы будем лучше знать, чего можно достичь, внедрив Cisco QSFP в нашу сетевую инфраструктуру.

Что такое модуль оптического приемопередатчика Cisco QSFP?

Понимание формата Cisco QSFP

За стандартом QSFP последовали модули оптических приемопередатчиков QSFP от Cisco, которые были созданы для быстрой передачи данных. QSFP+ может работать со скоростью 100 Гбит/с и выше, поскольку поддерживает скорость передачи данных до 100 Гбит/с и выше. Это делает формат подходящим для высокопроизводительных сетевых сред. Существуют различные типы модулей Cisco QSFP, например: QSFP+, QSF28 и QSFP-DD, каждый из которых обладает возможностями, соответствующими различным сетевым требованиям. Модули допускают горячую замену, что означает, что их можно быстро устанавливать или заменять, не влияя на работу сети. В дополнение к этой функции большинство Cisco QSFP поддерживают несколько протоколов, таких как Ethernet, Fibre Channel, Infiniband и т. д., что делает их достаточно универсальными для использования в различных сетевых сценариях, где может существовать гетерогенность среди других устройств, подключающихся через один и тот же сетевой канал/инфраструктуру. сегмент.

Основные характеристики модуля приемопередатчика QSFP

Модули приемопередатчиков QSFP известны своими мощными возможностями и надежностью в современных сетевых системах. Эти расширенные функции включают в себя:

1. Высокая пропускная способность данных. Чтобы удовлетворить растущую потребность в приложениях с интенсивным использованием данных, QSFP поддерживают очень высокую пропускную способность — от 40 Гбит/с (QSFP+) до 400 Гбит/с (QSFP-DD).
2. Функциональность горячей замены: их можно вставлять или извлекать без выключения системы, что обеспечивает минимальное время простоя и непрерывную работу сети.
3. Совместимость с различными устройствами: Ethernet, Fibre Channel, InfiniBand и другие протоколы могут эффективно работать с трансиверами QSFP, что позволяет использовать их в различных приложениях.
4. Способность энергосбережения: низкое энергопотребление этих устройств помогает сократить эксплуатационные расходы без ущерба для уровня производительности.
5. Лучшее расстояние досягаемости и возможности подключения. Этот тип модуля поддерживает короткие соединения по многомодовому волокну (MMF), а также длинные соединения по одномодовому волокну (SMF).
6. Интеграция форм-фактора. Благодаря небольшим размерам и легкому весу модули QSFP легко вписываются в густонаселенные сети, оставляя при этом достаточно места для других компонентов.

Типичное использование в центрах обработки данных и высокопроизводительных вычислениях

Для быстрой передачи данных и высокой производительности сети модули приемопередатчиков QSFP необходимы в центрах обработки данных и средах высокопроизводительных вычислений (HPC). Эти типы модулей обычно находят применение в приложениях, перечисленных ниже:

1. Коммутация сверху стойки (ToR): используемые в конфигурациях коммутаторов ToR, они облегчают взаимодействие между серверами, а также коммутаторами базовой сети на очень высоких скоростях, тем самым способствуя эффективному перемещению информации между различными частями данного центра обработки данных.
2. Высокоскоростные соединения: для таких задач, как широкомасштабное моделирование или научные вычисления, когда требуется быстрая передача данных с малой задержкой между различными узлами; это возможно только за счет использования системы HPC с возможностью подключения такого типа, обеспечиваемой модулем QSFP.
3. Инфраструктура облачных вычислений. Чтобы создать масштабируемые и гибкие сетевые решения, которые обеспечивают беспрепятственное совместное использование ресурсов между виртуальными средами, размещенными в облачных сервисах, центры обработки данных должны быть оснащены такими приемопередатчиками, чтобы они могли поддерживать такие сетевые структуры.
4. Сети хранения данных (SAN). Устройствам хранения данных требуется повышенная скорость доступа и производительность хранения, поэтому модули QSFP играют важную роль, предоставляя им соединение с более высокой пропускной способностью, что повышает их общую эффективность при использовании вместе с серверами, особенно расположенными далеко друг от друга.
5. Агрегация сети: в сценариях, когда несколько каналов с низкой пропускной способностью объединяются в один канал с высокой пропускной способностью для повышения общей эффективности и пропускной способности сети; такая оптимизация потребует приемопередатчиков QSFP.

Как работает модуль Cisco QSFP-40G-SR4?

Принципы работы трансиверов 850 нм 150 м

Модуль Cisco QSFP-40G-SR4 работает по принципу оптической связи на малых расстояниях с длиной волны 850 нм. Этот трансивер для многомодовых волокон предназначен для передачи данных на расстояние до 150 метров по волокнам типа OM3 или OM4. Модуль имеет четыре независимых полнодуплексных канала, каждый из которых может передавать данные со скоростью 10 Гбит/с, что в сумме дает общую скорость передачи данных 40 Гбит/с.

Процесс начинается, когда электрические входные сигналы преобразуются в оптические сигналы с помощью лазеров поверхностного излучения с вертикальным резонатором (VCSEL), которые излучают свет с длиной волны 850 нм, который затем передается по оптоволоконному кабелю. На приемной стороне фотодетекторы преобразуют оптические сигналы обратно в электрические, обеспечивая эффективную и высокоскоростную передачу данных. Такая архитектура обеспечивает передачу данных с низкой задержкой и высокой пропускной способностью между различными точками присутствия в центрах обработки данных или средах HPC, где такие возможности необходимы.

Совместимость с многомодовым оптоволокном (MMF)

Модуль Cisco QSFP-40G-SR4 поддерживает многомодовое оптоволокно (MMF), например OM3 и OM4. Эти типы волокон используются для передачи данных на короткие расстояния: волокно OM3 может достигать 100 метров, а волокно OM4 — 150 метров со скоростью 40 Гбит/с. Эта функция гарантирует оптимальную производительность и экономическую эффективность в центрах обработки данных или корпоративных сетях с ограниченным пространством, где требуется соединение с высокой пропускной способностью рядом друг с другом. Использование MMF снижает инфраструктурные расходы, но при этом обеспечивает быструю связь, поскольку по-прежнему поддерживает высокоскоростную передачу данных через длину волны 40 нм модуля QSFP-4G-SR850.

Понимание вариантов подключения 40G Ethernet

Чтобы понять варианты подключения 40G Ethernet, важно учитывать различные модули приемопередатчиков и стандарты кабельной разводки. На выбор предлагаются медные кабели прямого подключения, активные оптические кабели (AOC) и различные оптические трансиверы, такие как модули QSFP+.

• Медь с прямым подключением (DAC): это экономичные и энергоэффективные решения, которые в основном используются для соединений на небольшом расстоянии до 7 метров между стойками или соседними типами оборудования в центрах обработки данных.
• Активные оптические кабели (AOC): они имеют встроенные приемопередатчики, которые позволяют им преодолевать гораздо большие расстояния, чем ЦАП, до 100 метров; AOC лучше всего подходят там, где в среде центра обработки данных требуется высокая гибкость и расширенный охват.
• Оптические трансиверы QSFP+: эти трансиверы совместимы как с одномодовыми, так и с многомодовыми волокнами и обеспечивают гибкость для различных расстояний. Например, QSFP-40G-SR4 работает с волокнами OM3 и OM4 и обеспечивает до 150 метров при низкой задержке, что делает его идеальным для центров обработки данных высокой плотности.

Каждый вариант имеет свои преимущества в зависимости от потребностей конкретного приложения, обеспечивая тем самым надежные соединения Ethernet 40G, предназначенные для различных сетевых сценариев.

Каковы преимущества использования трансиверов Cisco QSFP?

Повышенная производительность в ядре предприятия и распределительных сетях

Трансиверы Cisco QSFP гарантируют лучшую производительность в основных и распределительных областях корпоративной сети, предлагая соединения с малой задержкой и высокой пропускной способностью, необходимые для современных приложений с интенсивным использованием данных. Этот ряд трансиверов поддерживает различные скорости передачи данных, а также протоколы, поэтому их можно легко интегрировать в любую инфраструктуру, не снижая при этом совместимость между системами. Cisco QSFP работают на основе передовых оптических технологий, которые обеспечивают надежное и стабильное соединение с небольшой потерей сигнала, что очень важно для эффективного функционирования всей сети за счет сохранения целостности передаваемой по ней информации. Помимо этого, есть и другие полезные функции, такие как цифровой оптический мониторинг (DOM), благодаря которому менеджеры могут более эффективно контролировать свои сети, обнаруживая неполадки в реальном времени и быстро решая их, тем самым сокращая эксплуатационные расходы и оптимизируя общую производительность. Такие устройства, как те, что выпускает Cisco, необходимы для корпоративных сред, поскольку они обеспечивают масштабируемость на различных уровнях, включая устойчивость в крупных организациях со множеством филиалов или дочерних компаний, соединенных между собой через глобальные сети (WAN).

Высокоплотное подключение для центров обработки данных

Чтобы сэкономить место в центрах обработки данных и упростить прокладку кабелей, трансиверы Cisco QSFP обеспечивают высокую плотность подключения. Эти трансиверы позволяют объединять несколько каналов 10G в один канал 40G, тем самым уменьшая общее количество необходимых физических соединений. Это снижает риск ошибок при прокладке кабелей и упрощает обслуживание и масштабирование. Их можно гибко развертывать в различных сетевых топологиях, поскольку форм-фактор QSFP компактен и модульен. Кроме того, трансиверы Cisco QSFP могут работать с различными платформами коммутаторов и маршрутизаторов, обеспечивая тем самым совместимость для динамичных и развивающихся сред центров обработки данных. Следовательно, облачные сервисы, а также технологии виртуализации требуют, чтобы такие типы соединений удовлетворяли возросшие потребности в пропускной способности, сохраняя при этом задержку на минимальном уровне, что приводит к более высокой скорости обработки информации внутри этих объектов.

Преимущества оптики QSFP в высокопроизводительных вычислениях

В средах высокопроизводительных вычислений (HPC) оптика QSFP дает множество преимуществ. Прежде всего, он обладает широкой пропускной способностью, способной поддерживать скорость передачи данных до 100 Гбит/с, что необходимо для удовлетворения высоких требований к передаче данных, характерных для приложений HPC. Во-вторых, за счет использования трансиверов QSFP повышается энергоэффективность; это достигается за счет использования передовых технологий для снижения энергопотребления по сравнению со старыми моделями трансиверов. Результат обеспечивает значительную экономию эксплуатационных расходов и меньший ущерб окружающей среде, вызванный таким сокращением энергопотребления. В-третьих, эти модули спроектированы достаточно маленькими, чтобы занимать меньше места в сетевом оборудовании, но при этом сохраняют модульность, тем самым увеличивая количество портов на устройство, что приводит к лучшему использованию пространства и упрощению кабельной инфраструктуры во всей сети. В-четвертых, эти устройства демонстрируют низкие показатели задержки, что является решающим фактором для поддержания хорошей вычислительной производительности, поскольку ожидается, что такие системы будут обрабатывать данные и запускать приложения с низким уровнем терпимости к задержкам. Наконец, его совместимость в сочетании с масштабируемостью гарантирует легкую интеграцию в любую существующую сетевую структуру, обеспечивая тем самым возможность плавного расширения и адаптируемость кластеров HPC к изменяющимся требованиям с точки зрения вычислительных мощностей, необходимых с течением времени.

Как правильно выбрать модуль оптического приемопередатчика Cisco QSFP?

Критерии выбора совместимых модулей QSFP

Чтобы гарантировать оптимальную работу вашей сетевой инфраструктуры, при выборе модулей QSFP, способных работать вместе, следует учитывать некоторые моменты:

1. Требования к скорости передачи данных. Убедитесь, что модуль QSFP поддерживает скорость передачи данных, необходимую вашему приложению, например, 40 Гбит/с или 100 Гбит/с, чтобы удовлетворить требования к пропускной способности вашей сети.
2. Расстояние и тип волокна: проверьте, можно ли использовать его с одномодовыми или многомодовыми оптоволоконными кабелями, проверив поддерживаемое расстояние передачи. Это поможет вам согласовать этот трансивер с физическим расположением вашей сети и требованиями к расстоянию.
3. Совместимость модулей разных производителей. Обеспечьте отсутствие снижения производительности при использовании модулей разных производителей в одной среде; они должны работать вместе без каких-либо проблем.
4. Энергопотребление: оцените, сколько энергии потребляют эти устройства, поскольку модели с низким энергопотреблением экономят деньги на операциях, одновременно снижая выделение тепла в ЦОД.
5. Бюджет и экономическая эффективность. При выборе доступных, но надежных модулей учитывайте первоначальные инвестиции с учетом будущей экономии на энергопотреблении и эксплуатационной надежности.
6. Совместимость модуля QSFP: проверьте, легко ли он соединяется с другими устройствами, такими как коммутаторы, маршрутизаторы и т. д., которые уже установлены в существующей системе, тем самым предотвращая проблемы с подключением в процессе интеграции.

Эти организации устанавливают определенные стандарты, а именно серию ANSI TIA/EIA-568-C (США) и ISO/IEC 11801 Ed2 (международный).

Рекомендации по различным вариантам подключения Ethernet

Когда я смотрю на множество способов подключения Ethernet к сети, я думаю о нескольких ключевых вещах, которые помогут мне сделать свой выбор как можно более осознанным. Первое, что я делаю, — это оцениваю потребности моего приложения в скорости, рассматривая различные скорости передачи данных и их доступность — 10GbE, 25GbE или даже до 100GbE, если необходимо. После успешного завершения этого шага следует принять решение о типах физических носителей, которые могут включать в себя либо медные кабели, либо оптоволоконные кабели, в зависимости от того, что будет лучше всего работать с желаемым уровнем производительности и требованиями к расстоянию (волокно обычно работает быстрее на больших расстояниях). Еще одна вещь, на которую стоит обратить внимание, — совместимо ли решение Ethernet с моей текущей инфраструктурой, поскольку это может означать необходимость покупать новые устройства, поддерживающие эти стандарты, или вообще невозможность их использования. Однако в дополнение к этому следует также проверить поддержку отраслевой стандартизации и совместимость между оборудованием разных поставщиков, чтобы все работало плавно, без каких-либо проблем, возникающих в дальнейшем из-за несовместимых комбинаций аппаратного и программного обеспечения. Все эти факторы, взятые из различных авторитетных онлайн-источников, должны помочь мне выяснить, какой вариант будет наиболее подходящим для повышения надежности всей сети, при этом гарантируя, что улучшения сети будут происходить везде, где это возможно, на основе доступных ресурсов!

Соответствие MMSA и характеристики оптики

Чтобы ответить на вопрос о соответствии требованиям MMSA и спецификациях оптики, вы должны интересоваться определенными вещами. Во-первых, необходимо убедиться, что оно соответствует стандартам соглашений с несколькими поставщиками, которые касаются совместимости продуктов разных производителей. Это должно включать проверку соответствия другим соответствующим спецификациям, таким как SFP+ для 10GbE, QSFP+ для 40GbE и QSFP28 для 100GbE.

Оцените подробные оптические характеристики, такие как длина волны, расстояние передачи и бюджет мощности, в соответствии с потребностями вашей сети. Кроме того, примите во внимание форм-фактор, температурный диапазон и возможность цифрового диагностического мониторинга, который обеспечивает мониторинг в реальном времени таких параметров, как выходная оптическая мощность, ток смещения лазера или температура.

Крайне важно обеспечить надежность и эффективность развертывания оптических трансиверов в нашей сетевой инфраструктуре, следуя требованиям соответствия MMSA и тщательно исследуя свойства оптоволокна.

Какова роль Cisco QSFP-4X10G-LR-S в современных сетях?

Обзор модуля QSFP-4X10G-LR-S

Модуль Cisco QSFP-4X10G-LR-S важен в современных сетевых проектах благодаря своей способности быстро отправлять данные на большие расстояния. Этот четырехподключаемый модуль малого форм-фактора (QSFP) поддерживает 40 Gigabit Ethernet (40GbE) через четыре независимых канала 10GbE, что означает, что он легко масштабируется и работает лучше, чем большинство других. Обычно он используется для межкоммутаторных каналов, центров обработки данных и высокопроизводительных вычислительных сетей.

QSFP-4X10G-LR-S — это трансивер дальнего действия, который работает по одномодовому оптоволокну (SMF) на расстояние до 10 км и поэтому подходит для крупных установок. Он соответствует стандарту IEEE 802.3ae 10GBASE-LR/LW и 40GBASE-LR4; это гарантирует совместимость с развернутыми в настоящее время инфраструктурами. В дополнение к этим функциям модуль потребляет меньше энергии и обладает мощными диагностическими функциями, одновременно отвечая отраслевым требованиям, что делает его надежным при больших объемах трафика в сетях.

Преимущества и применение в центрах обработки данных

В центрах обработки данных модуль Cisco QSFP-4X10G-LR-S имеет ряд преимуществ. Во-первых, он может гибко поддерживать линии 40GbE и 10GbE, обеспечивая достаточную масштабируемость сетевой инфраструктуры для удовлетворения растущих потребностей в пропускной способности в разные времена. Во-вторых, благодаря использованию одномодового оптоволоконного кабеля (SMF) этот модуль может достигать расстояния до 10 километров, что делает возможным соединение между отдаленными географическими районами, что, в свою очередь, приводит к оптимизации операций и уменьшению задержек.

Что касается приложений, QSFP-4X10G-LR-S очень полезен для соединения между коммутаторами, поскольку обеспечивает быстрое соединение между агрегирующими и базовыми коммутаторами. Это помогает улучшить общую производительность сетей и улучшить управление потоками данных. Кроме того, его соответствие стандартам IEEE означает, что его можно без проблем интегрировать в другие системы, обеспечивая совместимость между различными устройствами, используемыми в организации или даже в разных учреждениях, если это необходимо. Кроме того, энергоэффективность позволяет экономить электроэнергию, снижая затраты, особенно при работе крупных центров обработки данных. При этом также учитываются экологические проблемы, поскольку в периоды эксплуатации будет расходоваться меньше электроэнергии.

Общие сведения о типах разъемов и разъёмных кабелях

Инфраструктуру центра обработки данных можно настроить и оптимизировать с помощью кабелей и типов разъемов. Обычно модуль QSFP-4X10G-LR-S использует разъемы LC для взаимодействия с одномодовым оптоволокном (SMF). Эти небольшие по размеру разъемы LC предоставляют больше места для сетевого оборудования.

Напротив, разветвительные кабели разделяют одно соединение с высокой пропускной способностью на несколько соединений с меньшей пропускной способностью. Для модулей QSFP-4X10G-LR-S: от QSFP+ до 4x SFP+. разрывной кабель обычно применяется. В такой настройке одно соединение 40GbE можно разделить на четыре соединения 10GbE, что позволяет гибко проектировать сети и масштабировать их в большую или меньшую сторону по мере необходимости.

Центры обработки данных могут оптимизировать общую пропускную способность сети и установку высокой плотности, используя соответствующие кабели и типы разъемов. Это позволяет сетям адаптироваться к различным потребностям в полосе пропускания, сохраняя при этом надежную работу на пиковых уровнях.

Справочные источники

Подключаемый модуль малого форм-фактора

100 Gigabit Ethernet

Многомодовое оптическое волокно

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Что такое модуль оптического приемопередатчика Cisco QSFP?

О: Оптический трансивер Cisco QSFP — это компактный модуль для приложений передачи данных с возможностью горячей замены, производимый Cisco. Он обеспечивает возможности высокоскоростного подключения в центрах обработки данных с высокой плотностью размещения, включая варианты Ethernet для передачи данных.

Вопрос: Объясните аббревиатуру QSFP.

О: Это означает Quad Small Form-Factor Pluggable, тип модуля оптического приемопередатчика, предназначенный для поддержки более высоких скоростей передачи данных и более плотных сетевых сред.

Вопрос: Приведите примеры некоторых широко используемых типов модулей Cisco QSFP.

A: Ниже приведены наиболее часто используемые типы; Cisco QSFP-40G-SR4-совместимый 40GBASE-SR4 QSFP, Cisco QSFP-40G-SR4-совместимый QSFP, модули 40G и QSP. Эти модули предоставляют различные варианты подключения Ethernet высокой плотности.

Вопрос: Различия между модулями оптических приемопередатчиков MMF и SMF.

Ответ: Модули оптических приемопередатчиков MMF (многомодовое волокно), такие как оптические приемопередатчики 40G, предназначены для более коротких расстояний до 150 метров с использованием многомодового волокна OM4. Для сравнения, трансиверы SMF (одномодовое оптоволокно) поддерживают большие расстояния по одномодовым оптоволоконным кабелям.

Вопрос. Существуют ли какие-либо отраслевые стандарты, которым соответствуют модули Cisco Qsfp?

О: Да, они соответствуют стандартам MSA (Multi-Source Convention) для работы с другими совместимыми трансиверами и сетевыми устройствами разных производителей.

Вопрос: Какие типы скоростей передачи данных поддерживаются трансиверами Cisco QSFP?

Ответ: Трансиверы Cisco QSFP поддерживают различные скорости передачи данных, например 40 Гбит/с для модулей 40GBASE-SR4 QSFP. Это дает клиентам широкий спектр вариантов подключения Ethernet высокой плотности для их приложений в центрах обработки данных.

Вопрос: Как мы можем подключить сетевые устройства с помощью трансиверов QSFP?

О: Обычно мы размещаем трансиверы QSFP в портах QSFP сетевых коммутаторов. Прямое соединение между устройствами QSFP может осуществляться через медные кабели прямого подключения QSFP к QSFP на более коротких расстояниях и оптические каналы на больших расстояниях.

Вопрос: Что подразумевается под поддержкой длины канала в модуле QSFP?

О: Поддерживаемая длина канала показывает максимальное расстояние, которое модуль может преодолеть при надежной передаче данных. Например, некоторые типы модулей QSFPS поддерживают длину линии связи до 100 метров по многомодовому оптоволокну OM4.

Вопрос: Существуют ли совместимые трансиверы 40G QSFP?

О: Да, Cisco предоставляет различные совместимые трансиверы 40G QSFP, включая Cisco 40GBASE-QSFP и другие совместимые трансиверы, для различных вариантов подключения.

Вопрос: Почему мне следует использовать модули QSFP высокой плотности?

Ответ: Модули QSFP высокой плотности позволяют организациям максимально эффективно использовать ограниченное пространство в центрах обработки данных, обеспечивая при этом надежные и масштабируемые возможности подключения Ethernet для передачи данных. Это помогает повысить общую производительность и эффективность сетей.