ما هي أنواع 40G QSFP + الوحدات البصرية ، DAC ، AOC 

يشتمل حل تقنية الاتصال بالشبكة 40G على وحدات إرسال واستقبال بصرية من سلسلة 40G QSFP+. الأكثر شيوعًا بينها هي 40GBASE-LR4 QSFP+ و40GBASE-SR4 QSFP+ و40G LR4 PSM. بالإضافة إلى ذلك، جذب الكابل عالي السرعة DAC-40G QSFP+ والكابل البصري النشط AOC-40G QSFP+ انتباه المزيد والمزيد من المستخدمين في الصناعة. ستقدم هذه المقالة الحلول التقنية المذكورة أعلاه وتشرحها، ثم توفر مرجعًا تحليليًا لـ للمستخدمين لتحديد حلول اتصال 40G.

ما هو الفرق بين QSFP و QSFP +؟

QSFP ، اختصار لـ Quad (4 قنوات) Small Form-factor Pluggable عبارة عن جهاز إرسال واستقبال مدمج وقابل للتبديل السريع ويمكن استخدامه أيضًا لتطبيقات اتصالات البيانات. يتكون QSFP + من 4 قنوات بمعدل 10 جيجابت / ثانية تدعم Infiniband ومعيار SFF-8436 والقناة الليفية وإيثرنت وتوصيلات خاصة أخرى. يعد QSFP + ، المُختصر من Quad Small Form Factor Pluggable Plus ، نسخة محسنة من QSFP. مقارنةً بـ QSFP ، فإن QSFP + لديها نطاق ترددي أعلى يبلغ 10 جيجابت / ثانية إيثرنت لكل قناة ، وبالتالي يمكن دمج معدل بيانات القنوات الأربع في 4 جيجابت في الثانية بالتوافق مع Infiniband ، والقناة الليفية ، و Ethernet SAS ، و SONET / SDH.

40G QSFP + واجهة

تتوافق منافذ QSFP + الضوئية مع بروتوكولات 40G Ethernet و IEEE802.3ba-2010 ومعيار MSA ، والذي حدد أن إما 12 ليفًا MPO أو LC مزدوجًا يمكن أن يكون واجهة لعائلة الوحدة البصرية QSFP. عادةً ما يتم تطبيق الموصل السابق في وحدات ذات ألياف متعددة الأوضاع (MMF) ، بينما يتم تطبيق الأخير في تلك التي تحتوي على ألياف أحادية الوضع (SMF). يمثل كل من 40GBASE-SR4 و 40GBASE-LR4 تطبيقات واجهة MPO / MTP و LC في أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية.

أجهزة إرسال واستقبال بصرية مختلفة 40G QSFP+

40G QSFP + LR4

يتم توصيل الوحدة البصرية 40G LR4 QSFP + بشكل عام بموصل LC ، ويمكن أن تصل أقصى مسافة نقل لها إلى 10 كم عبر الألياف أحادية الوضع. تحتوي الوحدة البصرية QSFP 40G LR4 على أربع قنوات مستقلة لنقل واستقبال الإشارات الضوئية ، والتي تحتاج إلى معالجتها بواسطة MUX أو DEMUX (مكون بصري لتقسيم الطول الموجي) لتعدد الإرسال وفك تعدد الإرسال.

 

∆ رسم تخطيطي للوحدة الضوئية الأساسية 40G LR4 QSFP+

وفقًا لمعيار 802.3ba ، يمكن استخدام الوحدة البصرية 40G BASE-LR4 QSFP + مع موصل الألياف LC ويمكن أن يصل معدل نقلها إلى 40 جيجابت في الثانية. يحتوي هذا النوع من الوحدات الضوئية على 4 قنوات لنقل البيانات ، يمكن لكل منها نقل البيانات بسرعة تصل إلى 10.3125 جيجابت في الثانية. عندما تعمل القنوات الأربع في وقت واحد ، يمكن لاتصال الشبكة تحقيق 40 جيجابت في الثانية باستخدام 4 أطوال موجية على زوج واحد من الألياف الضوئية أحادية الوضع. عادةً ما يتم تطبيق وحدات جهاز الإرسال والاستقبال البصري 40G QSFP + LR4 لاتصال البيانات بين مراكز البيانات ونقاط تبادل الإنترنت بمسافة نقل تصل إلى 10 كم.

40 جرام SR4 QSFP +

يتوافق 40GBASE-SR4 QSFP + مع معيار 802.3ba D3.2 (40GBASE-SR4) ويمكن استخدامه مع الموصلات البصرية MPO / MTP لتحقيق اتصالات إشارة ضوئية 40 جيجابت في الثانية. وبالمثل ، تنقل وحدات 40G SR4 QSFP + إشارات ضوئية عبر 4 قنوات مع نفس معدل بيانات الإرسال مثل QSFP + LR4. في مراكز البيانات ، 40GBASE-SR4 يمكن للوحدة الضوئية QSFP + العمل مع الألياف الضوئية OM3 / OM4 متعددة الأوضاع لتحقيق مسافة نقل تبلغ 100 متر (OM3) و 150 مترًا (OM4) ، مما يتيح الربط بين محولي إيثرنت.

∆ رسم تخطيطي لعمل الوحدة الضوئية 40G SR4 QSFP +

غالبًا ما يتم توصيل الوحدات البصرية QSFP + 40G SR4 بواجهات MPO / MTP في نقل البيانات 40G. يختلف عن الوحدة البصرية QSFP + 40G LR4 ، يرسل جهاز الإرسال والاستقبال البصري 40G SR4 الإشارة عبر كبلات فصل الألياف متعددة الأوضاع ، نوعان منها OM3 و OM4 بمسافة نقل قصوى تبلغ 100 متر و 150 مترًا على التوالي. عندما تكون الإشارة في نهاية الإرسال ، تقوم مصفوفة الليزر أولاً بتحويل الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية وترسلها بالتوازي من خلال شريط الألياف متعدد الوسائط. في نهاية المستقبل ، تقوم مصفوفة جهاز الكشف الضوئي بتحويل الإشارة الضوئية المتوازية إلى إشارة كهربائية متوازية. يوضح الرسم البياني التالي إرسال الإشارة بتنسيق a QSFP + 40 جرام SR4 جهاز الإرسال والاستقبال البصري.

40 جرام LR4 PSM

تم تصميم الوحدة البصرية 40G LR4 PSM مع اتصال بصري / كهربائي وواجهة تشخيص رقمية وفقًا لبروتوكول QSFP + متعدد المصادر. نظرًا لكونه وحدة بصرية رباعية القنوات متكاملة للغاية ، فإن 4G QSFP LR40 PSM لديها كثافة منفذ أعلى وأكثر فعالية من حيث التكلفة لتشغيل النظام بأكمله. تتبنى هذه الوحدة الضوئية تقنية PSM المتوازية أحادية الوضع (الوضع الفردي المتوازي) ، ويمكن لواجهة MPO / MTP ذات التصميم المتوازي رباعية الاتجاهات أن تحقق انتقالًا مستقرًا وفعالًا يبلغ 4 كم.

 

يعمل 40G LR4 PSM و 40G SR4 QSFP + جهاز الإرسال والاستقبال بنفس الطريقة ، أي يتم نقل الإشارة الكهربائية إلى إشارة ضوئية من خلال مجموعة الليزر ، ثم يتم تحويل الإشارة الضوئية إلى إشارة كهربائية بواسطة صفيف جهاز الكشف الضوئي. ومع ذلك، 40 جرام QSFP + LR4 PSM تتصل الوحدات الضوئية بموصلات ليفية أحادية الوضع ، مع مراعاة إرسال الإشارات الضوئية المتوازية بالتوازي من خلال 8 ألياف أحادية الوضع.

باختصار ، تعد الوحدات البصرية QSFP + 40G SR4 مناسبة للإرسال لمسافات قصيرة في مراكز البيانات لتوصيل محولات Ethernet بكابلات الألياف الشريطية OM3 / OM4. تعد الوحدة البصرية 40G LR4 QSFP + و 40G LR4 PSM حلول اتصال بالشبكة للإرسال لمسافات طويلة بدلاً من ذلك. لكن 40G LR4 QSFP + أكثر فعالية من حيث التكلفة حيث لا يوجد سوى نوعين من الألياف أحادية الوضع بينما تتطلب الوحدة البصرية 40G LR4 PSM ثمانية ألياف أحادية الوضع.

QSFP + 40G DAC و 40G AOC

يمكن أيضًا توصيل الوحدات البصرية QSFP + بكابلات فرع QSFP + لتشكيل حل اتصال بيانات عالي الكثافة. وفقًا لوسائط الإرسال المختلفة للكابل البصري ، يتم تقسيمها عمومًا إلى الكبل البصري النشط (AOC) و DAC (كابل نحاسي إرفاق مباشر عالي السرعة).

تشتهر 40G DAC بميزاتها المفيدة في السوق. إنه مصمم بنموذج اتصال سلس للوحدة البصرية 40G والكابل البصري ، والذي لا يقلل التكلفة فحسب ، بل يضمن أيضًا عدم تعرض المنفذ البصري للغبار والملوثات الأخرى. وفي الوقت نفسه ، يعمل التصميم على تحسين كفاءة النقل مما يجعله مستخدمًا على نطاق واسع في شبكة الأسلاك. فيما يتعلق بالمواد ، فإن كابل التوصيل المباشر عالي السرعة مصنوع من قلب نحاسي ، وهو معدن يتميز بتبديد جيد للحرارة وتوفير الطاقة وحماية البيئة.

40 جرام من QSFP + إلى QSFP + DAC

يتكون كبل QSFP + 40G DAC من كبل نحاسي متصل بكبلين 40G QSFP + وحدات بصرية. تكون مسافة نقل الكابلات عالية السرعة أقصر ، وعمومًا ، تبلغ أقصى مسافة نقل لكابلات المصدر حوالي 5 أمتار ، بينما يمكن أن تصل مسافة نقل الكابلات الضوئية النشطة إلى 15 مترًا. في الوقت الحاضر ، يدعم FiberMall 40G QSFP + DAC مسافة نقل قصوى تبلغ 7 أمتار ، و 10 جرام SFP + DAC يدعم مسافة نقل قصوى تبلغ 10 أمتار.

 

 

                                                                                 Δ كيف تعمل  40G QSFP + إلى QSFP + كابل توصيل مباشر نحاسي نشط 

40 جيجا QSFP + إلى 4x SFP + DAC

40G QSFP + إلى 4x SFP + كابل التوصيل المباشر الفاصل offمتخصصو تكنولوجيا المعلومات هم حل ربط فعال من حيث التكلفة لدمج محولات المضيف والمفاتيح والخوادم التي تدعم 40G QSFP و 10G SFP +. يدعم كبل التوصيل المباشر النحاسي QSFP + (رباعي صغير الحجم قابل للتوصيل بلاس) متطلبات نقل النطاق الترددي على النحو المحدد في مواصفات IEEE 802.3ba (40 جيجابت / ثانية) و Infiniband QDR (4 × 10 جيجابت / ثانية لكل قناة).

Δ  FiberMall 40G QSFP+ إلى 4x SFP+ الكابلات النحاسية

40G QSFP + إلى QSFP + AOC

تتميز الكابلات البصرية النشطة QSFP + بأداء عالٍ واستهلاك منخفض للطاقة وطويلة الوصول إلى حل التوصيل البيني الذي يدعم قنوات الألياف InfiniBand QDR/DDR/SDR و12.5G/10G/8G/4G/2G وPCIe وSAS. وهو متوافق مع QSFP MSA وIEEE P802.3ba. QSFP AOC عبارة عن مجموعة من 4 ممرات مزدوجة كاملة، حيث يكون كل مسار قادرًا على نقل البيانات بمعدلات تصل إلى 11.3 جيجابت/ثانية، مما يوفر معدل إجمالي يبلغ 45.2 جيجابت/ثانية. يعد QSFP+AOC أحد أنواع أجهزة الإرسال والاستقبال المتوازية التي توفر زيادة في كثافة المنافذ وتوفير إجمالي تكلفة النظام.

على عكس أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية ، لا يواجه الكبل البصري AOC أي مشاكل في تنظيف الواجهة الضوئية نظرًا لتصميمه لواجهة غير مكشوفة ، مما يحسن بشكل كبير من استقرار نظامه ويقلل من تكلفة الصيانة الشديدة للغرفة. يتكون 40G QSFP + AOC من ألياف بصرية متصلة بوحدتين بصريتين 40G QSFP +. مقارنة بالكابل النحاسي 40G DAC ، يتمتع الكبل البصري النشط 40G AOC بمزايا لا تضاهى في بيئة نقل البيانات التي تزيد عن 7 أمتار ، بما في ذلك الحجم الأصغر ، والوزن الأخف ، والانحناء الأسهل ، والإدارة الأسهل ، والمسافة الأطول لنقل الإشارات ، وما إلى ذلك.

يعد الكبل البصري النشط ، وهو هيكل ربط بين الرقائق يعتمد على تقنية المحرك الخفيف ، أفضل حل للتوصيل البصري عالي السرعة في مراكز البيانات. في الوقت الحاضر ، تشمل منتجات AOC للربط البصري عالي السرعة في السوق 10 جيجابت في الثانية SFP + AOC ، 40 جيجابت في الثانية QSFP + AOC, و56G QSFP + AOC.

QSFP + إلى 4 * SFP AOC

تم تصميم كبل بصري نشط عالي السرعة QSFP + إلى 4 * SFP + بواجهة QSFP + 40 جيجابت في الثانية و 4 موصلات SFP + بسرعة 10 جيجابت في الثانية على كلا الطرفين ، وهو متصل بواسطة كبل بصري MPO عالي الكثافة 12 نواة. يمكن تخصيص طول كابل الألياف المتصل وفقًا لمتطلبات المستخدمين. يوجد فاصل بصري في منتصف كبل MPO لغرض تقسيم 40G بصري إلى إشارة 10G على كل من القنوات الأربع.

أحد طرفي الكبل البصري مجهز بموصل 40G QSFP متوافق مع متطلبات SFF-8436 ؛ الطرف الآخر هو موصل 4G SFP + رباعي الأسطر متوافق مع SFF-10 ، وهي الطريقة الأكثر اقتصادا وبساطة لتحقيق تحويل منفذ التبديل. بالنسبة لطول الإرسال من 8432 إلى 1 متر ، يمكن تصميم طول الكبل البصري عند طرفي جهاز التقسيم بحرية. بنفس الطريقة ، يمكن أن تحل منتجات التوصيل البيني 100G CXP إلى 120 3G QSFP + مشكلة التوصيل البيني بين أجهزة CXP و QSFP. ما يجب اقتراحه هو توزيع 40 منتجات رباعية النوى من خلال كابل بصري عالي الكثافة MPO 3 نواة لإكمال التحويل المثالي.

وفي الختام

هناك مجموعة متنوعة من حلول الشبكات في السوق. تشتهر الوحدات البصرية QSFP + 40G و QSFP + 40G DAC و 40G AOC بمزاياها وتوفر ربطًا بينيًا عالي الأداء وفعال من حيث التكلفة بين الخوادم والمفاتيح في مراكز البيانات. تتميز أجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية 40G BASE-LR4 QSFP + عن 40GBASE-SR4 QSFP + بشكل أساسي في واجهاتها. كابل 40G QSFP + DAC معروف جيدًا بنقاط قوته مثل التكلفة المنخفضة واستهلاك الطاقة والتبديد الجيد للحرارة. بينما تتيح كبلات 40G AOC مسافة نقل أطول وتعتمد تقنية الأجهزة الأساسية للمحرك البصري ذات الصفيف المتكامل للغاية. قد يكون التحليل على حلول شبكة 40G QSFP + مفيدًا لاختيارك.