Quais são as portas SFP e QSFP dos switches?

A porta SFP de um switch Gigabit é um conceito importante quando se trata de redes de computadores e velocidades de transferência de dados. A porta SFP (Small Form-Factor Pluggable), também é conhecida como mini GBIC (Gigabit Interface Converter).

O módulo SFP foi introduzido pela primeira vez em 2001 e causou uma grande mudança na rede. A introdução do módulo SFP para substituir o anterior módulo GBIC (Gigabit Interface Converter) deveu-se em grande parte ao pequeno tamanho e maior flexibilidade do módulo SFP, tornando-o um dos componentes mais importantes nas redes modernas.

O SFP é um módulo hot-plug usado para transferir dados entre switches e outros dispositivos de rede.

A definição e função da porta SFP

A porta SFP é uma interface padronizada que permite aos usuários substituir módulos de rede sem desligar o dispositivo. Ele é projetado para ser compacto, fácil de instalar e substituir, e é uma solução padronizada para conectar switches gigabit Ethernet e outros dispositivos de rede, como roteadores, conversores de fibra, etc. O principal objetivo da porta SFP é fornecer flexibilidade, permitindo administradores de rede para escolher diferentes tipos de módulos SFP de acordo com as necessidades da rede, para alcançar diferentes meios de transmissão e taxas.

Como funcionam as portas SFP?

O SFP pode suportar vários tipos de mídia de transmissão, incluindo fibra, cabo de cobre, etc., bem como diferentes taxas de transmissão de dados. O princípio de funcionamento da porta SFP envolve tecnologias ópticas e elétricas. Aqui está uma breve explicação do processo de trabalho:

Conexão física: Primeiro, insira o módulo SFP com cuidado na porta SFP do dispositivo de rede. A porta SFP foi projetada como uma interface padronizada para garantir que o módulo possa ser inserido corretamente e conectado fisicamente ao dispositivo.

Fonte de energia: Depois de inserir o módulo SFP, o dispositivo fornecerá energia ao módulo. Isso permite que os componentes eletrônicos e dispositivos ópticos dentro do módulo SFP funcionem corretamente.

Transmissão de dados: O princípio de funcionamento do módulo SFP depende do seu tipo, ou seja, se é fibra ou cabo de cobre.

Conexão de fibra: Na conexão de fibra, o módulo SFP contém um transmissor óptico e um receptor óptico. Os dados são convertidos de sinais elétricos no dispositivo de rede para sinais óticos e transmitidos através da fibra. A extremidade de envio do módulo SFP usa um transmissor óptico para converter sinais elétricos em sinais ópticos de laser e, em seguida, os envia por meio de fibra. A extremidade receptora do módulo SFP usa um receptor óptico para converter sinais ópticos de volta em sinais elétricos para processamento de dispositivos de rede.

Conexão de cabo de cobre: Na conexão de cabo de cobre, o módulo SFP usa sinais elétricos para transmissão de dados. Os dados são enviados de sinais elétricos no dispositivo de rede através da interface elétrica do módulo SFP e transmitidos através do cabo de cobre conectado. Este tipo de conexão é adequado para transmissão de dados a curta distância, como conectar dispositivos dentro do mesmo bastidor.

Processamento de dados: Seja uma conexão de cabo de fibra ou cobre, o módulo SFP também pode executar algumas funções de processamento de dados durante a transmissão de dados, como detecção de erros, controle de fluxo, etc., para garantir a precisão e a confiabilidade dos dados.

Conexão a quente: um recurso importante é a natureza hot-plug da porta SFP, o que significa que você pode substituir ou adicionar módulos SFP sem desligar o dispositivo. Esse recurso é muito conveniente para manutenção e atualização de rede e pode reduzir o tempo de inatividade.

Qual é a distância máxima entre dois dispositivos que pode ser acomodada pela porta SFP?

A distância máxima de transmissão entre dois dispositivos que pode ser acomodada pela porta SFP depende de vários fatores, incluindo o tipo de módulo SFP usado, o meio de transmissão (fibra ou cabo de cobre), a intensidade do sinal óptico, a topologia da rede etc. Diferentes tipos de módulos SFP suportam diferentes faixas de distância de transmissão.

Aqui estão alguns tipos de módulos SFP comuns e suas distâncias máximas de transmissão típicas:

Módulos SFP de fibra multimodo (MMF):

1000BASE-SX: A distância máxima de transmissão é de cerca de 550 metros a 2 quilômetros, dependendo do tipo e qualidade da fibra.

10GBASE-SR: A distância máxima de transmissão geralmente está na faixa de 100 metros a 300 metros, dependendo também da qualidade da fibra.

Módulos SFP de fibra monomodo (SMF):

1000BASE-LX: A distância máxima de transmissão geralmente é de 5 quilômetros.

10GBASE-LR: A distância máxima de transmissão geralmente é de 10 quilômetros.

40GBASE-LR4 e 100GBASE-LR4: A distância máxima de transmissão pode chegar a 10 quilômetros.

Módulos SFP de cobre:

1000BASE-T: A distância máxima de transmissão geralmente é de 100 metros.

10GBASE-T: A distância máxima de transmissão é geralmente de 30 metros a 100 metros, dependendo da qualidade e especificações do cabo de cobre.

 

Tipos de Módulo SFP

De acordo com seus diferentes meios de transmissão, taxas de transmissão e cenários de aplicação, os módulos SFP podem ser divididos em vários tipos. Aqui estão alguns tipos comuns de módulos SFP:

1000BASE-SX: Este módulo SFP de fibra multimodo (MMF) é adequado para transmissão de dados de curta distância, geralmente na faixa de 550 metros a 2 quilômetros. Ele usa 850nm de comprimento de onda óptico, adequado para ambientes com distâncias de fibra relativamente curtas.

 

1000BASE-LX: Este é um módulo SFP de fibra monomodo (SMF), adequado para transmissão de dados de longa distância, geralmente dentro de 5 quilômetros. Ele usa 1310nm de comprimento de onda óptico, adequado para ambientes com distâncias de fibra maiores.

 

1000BASE-T: Este é um módulo SFP de cobre que suporta transmissão de dados através de cabos de cobre Cat5e ou especificação superior, com uma distância máxima de transmissão de geralmente 100 metros. É adequado para necessidades de conexão de curta distância.

 

10GBASE-SR: Este módulo SFP de fibra multimodo é adequado para transmissão de dados de alta velocidade e curta distância, geralmente na faixa de 100 metros a 300 metros. Ele usa 850nm de comprimento de onda óptico.

 

10GBASE-LR: Este é um módulo SFP de fibra monomodo, adequado para transmissão de dados de alta velocidade e longa distância, geralmente dentro de 10 quilômetros. Ele usa 1310nm de comprimento de onda óptico.

 

10GBASE-ER: Este é um módulo SFP de fibra monomodo de longa distância que pode suportar distâncias de transmissão de até 40 quilômetros.

 

40GBASE-SR4 e 100GBASE-SR4: Esses módulos SFP de fibra multimodo suportam transmissão de dados de alta velocidade de 40 Gbps e 100 Gbps, geralmente adequados para conexões de curta distância, como dentro de data centers.

 

40GBASE-LR4 e 100GBASE-LR4: Esses módulos SFP de fibra monomodo suportam transmissão de dados de alta velocidade de 40 Gbps e 100 Gbps, adequados para conexões de longa distância, geralmente com uma distância de transmissão de até 10 quilômetros.

Além dos tipos comuns acima, existem muitos outros tipos de módulos SFP, cada um otimizado para necessidades específicas de transmissão e cenários de aplicação.

A Vantagens da porta SFP

Tamanho pequeno e alta densidade: os módulos SFP têm metade do tamanho dos GBICs, o que permite que sejam usados ​​em espaços mais estreitos e densos. Em data centers e dispositivos de rede modernos, a utilização do espaço em rack é crítica, portanto, o tamanho pequeno dos módulos SFP permite que os dispositivos acomodem mais portas, aumentando assim a densidade da conexão de rede.

Pluggable quente: a natureza hot plug dos módulos SFP permite que os administradores de rede substituam ou adicionem módulos enquanto o dispositivo está em execução, sem precisar desligar o dispositivo. Isso reduz muito o tempo de inatividade durante os processos de manutenção e atualização e melhora a disponibilidade da rede.

Flexibilidade: os módulos SFP podem suportar vários tipos de mídia de transmissão, incluindo fibra e cabo de cobre, bem como diferentes taxas de transmissão. Essa flexibilidade permite que os administradores de rede escolham o módulo apropriado de acordo com as necessidades da rede, para atender aos requisitos de diferentes conexões.

Transmissão de longa distância: Os módulos SFP suportam várias distâncias de transmissão, de distâncias curtas a longas distâncias e até dezenas de quilômetros. Isso os torna muito úteis para construir conexões de rede de longa distância e transmissão de longa distância.

Switches que suportam a interface SFP

Huawei:

Série Huawei S5720

Série Huawei S5700

Série Huawei S6700

Série Huawei S9300

ZTE (ZTE):

Série ZTE S3300

Série ZTE S3500

Série ZTE S3900

Série ZTE S5900

ruijie

Série Ruijie RG-S2900G-E

Série Ruijie RG-S5750E

Série Ruijie RG-S7700

Série Ruijie RG-S9250

TP-Link:

Série TP-Link JetStream T1600G

Série TP-Link JetStream T2600G

Série TP-Link JetStream T3700

Série TP-Link JetStream T4800

 

Cisco:

Série Cisco Catalyst 2960

Série Cisco Catalyst 3560

Série Cisco Catalyst 3850

Série Cisco Catalyst 4500

**HPE (Hewlett Packard Enterprise)**

HPE Offsérie iceConnect 1920S

Série HPE ProCurve 2520

HPE FlexNetwork série 5130

Série HPE Aruba 2930F

Dell:

Rede Dell série X

Dell Networking Série N

Série Dell PowerConnect 2800

Série Dell PowerConnect 5500

Redes Juniper:

Série Juniper EX2200

Série Juniper EX2300

Série Juniper EX3400

Série Juniper EX4300

NETGEAR:

NETGEAR ProSAFE GS108T

NETGEAR ProSAFE GS724T

NETGEAR ProSAFE JGS524E

NETGEAR ProSAFE XS708E

A importância das portas SFP nas redes modernas

À medida que a demanda por conexões de rede mais rápidas e estáveis ​​cresce entre empresas e instituições, as portas SFP em switches gigabit desempenham um papel fundamental nas redes modernas.

Aqui estão algumas das principais aplicações das portas SFP em redes modernas:

rede de centro de dados: Em data centers, a transmissão de dados rápida e estável é crucial. As portas SFP permitem que os administradores do data center configurem conexões de rede de acordo com diferentes necessidades, para atender aos requisitos de troca de dados em alta velocidade entre servidores.

Conexão de rede de área ampla: Através das portas SFP, os administradores de rede podem escolher os módulos SFP apropriados, para alcançar a transmissão de dados em longas distâncias, adequados para conexões de rede de longa distância em cidades, países ou mesmo continentes.

Rede de fibra óptica: A fibra ótica é um meio ideal para transmissão de dados em alta velocidade, os módulos de fibra ótica conectados através de portas SFP podem fornecer excelente desempenho na rede, atendendo aos requisitos de alta largura de banda e baixa latência. Redundância de rede: as portas SFP também oferecem a possibilidade de obter redundância de rede. Ao configurar links redundantes, mesmo que um link falhe, outro link ainda pode manter uma conexão de rede, garantindo a confiabilidade da rede.

Expansão futura: Com o avanço contínuo da tecnologia, surgem novos tipos de módulos SFP, suportando taxas de transmissão mais altas e maior largura de banda. Isso facilita a expansão da rede no futuro, para atender à crescente demanda da rede.

Em resumo, as portas SFP em switches gigabit como um componente importante das redes modernas fornecem aos administradores de rede flexibilidade, escalabilidade e capacidade de manutenção. Ele não apenas atende aos requisitos de diferentes necessidades de rede, mas também faz contribuições importantes para a estabilidade e confiabilidade da rede. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, as portas SFP continuarão a desempenhar um papel importante no campo da rede, promovendo a melhoria da velocidade e desempenho da conexão de rede.

A Evolução e Desenvolvimento do QSFP

QSFP de primeira geração

O padrão QSFP mais antigo apareceu em 2006 e introduziu as características de tamanho pequeno e conexão de alta densidade. O QSFP de primeira geração suporta transmissão de 4 canais, a taxa de cada canal é geralmente de 10 Gbps, adequada para interconexão de data center e conexão de servidor. Sua aparência abriu uma nova era de transmissão de dados em alta velocidade.

QSFP + (Quad Small Form-Factor Pluggable Plus) 

Com o crescimento dos data centers, a demanda por taxas de transmissão mais altas também aumentou. QSFP+ como uma atualização para o QSFP de primeira geração, suporta uma taxa de transmissão de 40 Gbps. Seu tamanho pequeno e função hot-plug fazem do QSFP+ a escolha ideal para conexões de alta densidade entre switches, servidores e dispositivos de armazenamento em data centers. Ao mesmo tempo, o QSFP+ também é amplamente utilizado em 10G Ethernet e outros campos.

QSFP28

Com o advento da era digital, a demanda por taxas de transmissão é mais urgente. O padrão QSFP28 foi lançado em 2016, suportando uma taxa de transmissão de 100 Gbps por canal, tornando a interconexão de alta velocidade em data centers mais eficiente. O surgimento de módulos QSFP28 possibilita melhorar o desempenho do processamento de dados em larga escala, computação em nuvem e supercomputadores e outros campos.

QSFP-DD (densidade dupla)

A contínua expansão dos data centers torna a densidade das portas de conexão um desafio. O padrão QSFP-DD atinge o dobro da densidade de portas com base no tamanho do QSFP, suportando taxas de transmissão de 200 Gbps e 400 Gbps. Esse alto grau de flexibilidade torna o QSFP-DD mais importante na interconexão de alta velocidade em grandes centros de dados, fornecendo forte suporte para computação de alto desempenho e processamento de dados em larga escala.

OSFP (conectável de fator de forma pequeno octal)

Além do QSFP-DD, existe outro padrão relacionado, o OSFP, que também é projetado para transmissão em alta velocidade. OSFP suporta taxas de transmissão de 400 Gbps e 800 Gbps e compara com QSFP-DD. Embora o OSFP possa ter algumas vantagens em alguns aspectos, o QSFP-DD ainda ocupa uma posição importante no mercado.

Porto e Canal

Uma das características dos módulos QSFP é seu design multicanal. Os módulos QSFP típicos suportam 4 canais e, por meio do design multicanal, podem alcançar transmissão de alta largura de banda em um tamanho relativamente pequeno. Além disso, com a evolução dos padrões, alguns módulos também alcançam a transmissão de 8 canais, melhorando ainda mais a densidade de portas e a capacidade de transmissão.

Taxa de Transmissão e Distância de Transmissão

Diferentes tipos de módulos QSFP suportam diferentes taxas de transmissão. De 10 Gbps a 400 Gbps, diferentes taxas podem atender às necessidades de diferentes cenários. Ao mesmo tempo, a distância de transmissão também é afetada por fatores como tipo de fibra, tipo de módulo, etc. Conexões de curta distância geralmente usam fibra multimodo, enquanto conexões de longa distância requerem fibra monomodo.

Tipo de Módulo Ótico

De acordo com as diferentes distâncias de transmissão e uso, os módulos QSFP são divididos em vários tipos. Os módulos SR (Short Range) são adequados para conexões de curta distância, os módulos LR (Long Range) são adequados para transmissão de média distância, enquanto os módulos ER (Extended Range) e ZR (Zero Dispersion Range) são adequados para transmissão de longa distância. Essa diversidade torna o QSFP capaz de atender a vários cenários de aplicação diferentes.

Características adicionais

Além da transmissão de alta velocidade, os módulos QSFP também possuem alguns recursos adicionais integrados. A função hot-pluggable torna a substituição do módulo mais conveniente e a função de monitoramento de diagnóstico digital pode ajudar os administradores a monitorar o desempenho e o status do módulo em tempo real, realizando assim manutenção de rede e solução de problemas.

A taxa do módulo óptico QSFP

QSFP: 40 Gbps

O primeiro módulo óptico QSFP foi lançado em 2006 e introduziu o conceito de miniaturização e conexão de alta densidade. O QSFP de primeira geração suporta transmissão de 4 canais, a taxa de cada canal é geralmente de 10 Gbps. Isso significa que a taxa de transmissão total de cada módulo chega a 40 Gbps. Esse design faz com que o módulo óptico QSFP de primeira geração desempenhe um papel importante na interconexão do data center, conexão do servidor e link do switch.

QSFP+: 40Gbps e 56Gbps

Com a expansão contínua dos data centers e a demanda por taxas de transmissão mais altas, o módulo óptico QSFP+ torna-se a chave para o desenvolvimento. O QSFP+ oferece suporte a opções de taxa de transmissão mais alta, incluindo:

• 40 Gbps: A taxa de transmissão por canal é de 10 Gbps e a taxa total de 4 canais atinge 40 Gbps. Este módulo é amplamente utilizado em conexões de alta densidade e Ethernet 40G.
• 56 Gbps: A taxa de transmissão por canal é aumentada para 14 Gbps e a taxa total de 4 canais atinge 56 Gbps. Essa taxa do módulo QSFP+ fornece maior largura de banda para algumas aplicações específicas.

QSFP28: 100 Gbps

Com o advento da era digital, a demanda por taxas de transmissão aumenta ainda mais. O padrão QSFP28 foi lançado em 2016, suportando uma taxa de transmissão de 100 Gbps por canal. Isso torna a interconexão de alta velocidade em data centers mais eficiente, ajudando a lidar com a crescente demanda de processamento de dados. Usando quatro canais, os módulos QSFP28 embalam até 100 Gbps de taxa de transmissão de dados em um módulo compacto (100G QSFP28).

QSFP-DD: 200 Gbps e 400 Gbps

À medida que a escala de processamento de dados continua a se expandir, a conexão de alta densidade torna-se crucial. O padrão QSFP-DD surgiu, ele suporta opções de taxas de transmissão mais altas, incluindo:

• 200 Gbps: A taxa de transmissão por canal é de 50 Gbps e a taxa total de 4 canais atinge 200 Gbps. Este módulo é adequado para cenários onde há uma necessidade urgente de uma conexão de alta largura de banda.
• 400 Gbps: A taxa de transmissão por canal é aumentada para 100 Gbps e a taxa total de 4 canais atinge 400 Gbps. Essa conexão de alta densidade é adequada para processamento de dados em larga escala e computação de alto desempenho em data centers.

SFP x QSFP

A Aplicação of QSFP

rede de centro de dados

Nos data centers, a interconexão de alta velocidade é crucial para alcançar o processamento de dados de alto desempenho. Os módulos QSFP desempenham um papel fundamental nas redes de data centers, conectando vários switches, servidores e dispositivos de armazenamento. Quer se trate de computação em nuvem, processamento de dados em larga escala ou inteligência artificial, os módulos QSFP suportam silenciosamente a transmissão rápida de dados nos bastidores.

Supercomputador e computação de alto desempenho

Os supercomputadores precisam processar dados massivos e tarefas de computação complexas, que exigem conexões de baixa latência e alta largura de banda. Os módulos QSFP, com suas características de alta velocidade e baixa latência, tornam-se a escolha ideal para conexão dentro de supercomputadores. Seja em pesquisa científica, previsão do tempo ou desenvolvimento de novos medicamentos, os supercomputadores contam com módulos QSFP para obter transmissão rápida de dados e computação colaborativa.

Rede de comunicação

Nas redes de comunicação, a transmissão de dados em alta velocidade é essencial para manter conexões estáveis ​​e entregar grandes quantidades de informações. Os módulos QSFP são amplamente utilizados em comunicação de fibra óptica e redes de área metropolitana, para suportar a transmissão de dados de alta largura de banda entre diferentes regiões. De streaming de vídeo a jogos online, os módulos QSFP fornecem conexões de rede estáveis ​​e eficientes para várias atividades de interconexão.

 

A Perspectivas futuras of QSFP

Aumentando continuamente as taxas de transmissão

Com o desenvolvimento da era digital, a demanda por transmissão de dados em alta velocidade continuará a aumentar. Os padrões QSFP continuarão a evoluir, suportando taxas de transmissão mais altas. A partir de 800 Gbps, 1.6 Tbps ou taxas de transmissão ainda mais altas, os módulos QSFP continuarão a atender à crescente demanda de transmissão no futuro.

O impacto da nova tecnologia de fibra óptica

Com a inovação contínua da tecnologia de fibra óptica, o surgimento de novos tipos de fibra óptica terá impacto no desempenho e na distância de transmissão dos módulos QSFP. A nova tecnologia de fibra óptica pode fornecer transmissão de sinal de alta qualidade, permitindo que os módulos QSFP alcancem transmissão de dados de alta velocidade em distâncias maiores, expandindo assim sua faixa de aplicação.

O QSFP como um componente chave da transmissão de dados de alta velocidade, desempenha um papel importante nos campos modernos de comunicação e data center. Do QSFP de primeira geração ao QSFP-DD, sua evolução e desenvolvimento atendem à crescente demanda de transmissão. A inovação contínua da tecnologia torna os módulos QSFP não apenas capazes de alcançar transmissão de alta velocidade, mas também se adaptar a diferentes distâncias de transmissão e cenários de aplicação. Com o desenvolvimento contínuo da tecnologia, podemos esperar o aparecimento de módulos QSFP de maior velocidade e eficiência, continuando a promover o progresso dos campos de comunicação e data center.