Что такое порты SFP и QSFP коммутаторов?

Порт SFP гигабитного коммутатора является важной концепцией, когда речь идет о компьютерных сетях и скорости передачи данных. Порт SFP (Small Form-Factor Pluggable) также известен как mini GBIC (Gigabit Interface Converter).

Модуль SFP был впервые представлен в 2001 году и вызвал серьезные изменения в сети. Внедрение модуля SFP для замены предыдущего модуля GBIC (Gigabit Interface Converter) во многом было связано с небольшим размером и большей гибкостью модуля SFP, что делает его одним из наиболее важных компонентов в современных сетях.

SFP — это модуль с возможностью горячей замены, используемый для передачи данных между коммутаторами и другими сетевыми устройствами.

Определение и функции порта SFP

Порт SFP представляет собой стандартизированный интерфейс, который позволяет пользователям заменять сетевые модули без отключения устройства. Он компактен, прост в установке и замене и представляет собой стандартизированное решение для подключения коммутаторов Gigabit Ethernet и других сетевых устройств, таких как маршрутизаторы, оптоволоконные преобразователи и т. д. Основная цель порта SFP — обеспечить гибкость, позволяя Сетевые администраторы могут выбирать различные типы модулей SFP в соответствии с потребностями сети для достижения различных сред и скоростей передачи.

Как работают порты SFP?

SFP может поддерживать различные типы сред передачи, включая оптоволокно, медный кабель и т. д., а также различные скорости передачи данных. Принцип работы порта SFP включает в себя оптические и электрические технологии. Вот краткое описание рабочего процесса:

Физическая связь: Сначала аккуратно вставьте модуль SFP в порт SFP сетевого устройства. Порт SFP представляет собой стандартный интерфейс, обеспечивающий правильную установку модуля и его физическое подключение к устройству.

Источник питания: после установки модуля SFP устройство подает питание на модуль. Это необходимо для правильной работы электронных компонентов и оптических устройств внутри модуля SFP.

Передача данных: Принцип работы SFP-модуля зависит от его типа, то есть оптоволоконного или медного кабеля.

Оптоволоконное соединение: При оптоволоконном соединении модуль SFP содержит оптический передатчик и оптический приемник. Данные преобразуются из электрических сигналов в сетевом устройстве в оптические сигналы и передаются по оптоволокну. Передающий конец модуля SFP использует оптический передатчик для преобразования электрических сигналов в лазерные оптические сигналы, а затем отправляет их по оптоволокну. Принимающая сторона модуля SFP использует оптический приемник для обратного преобразования оптических сигналов в электрические для обработки сетевыми устройствами.

Соединение медным кабелем: При подключении медным кабелем модуль SFP использует электрические сигналы для передачи данных. Данные отправляются из электрических сигналов в сетевом устройстве через электрический интерфейс модуля SFP и передаются по подключенному медному кабелю. Этот тип соединения подходит для передачи данных на короткие расстояния, например, для подключения устройств в одной стойке.

Обработка данных: независимо от того, используется ли оптоволоконный или медный кабель, модуль SFP также может выполнять некоторые функции обработки данных во время передачи данных, такие как обнаружение ошибок, управление потоком и т. д., чтобы обеспечить точность и надежность данных.

Горячее подключение: важной особенностью является возможность горячего подключения порта SFP, что означает, что вы можете заменять или добавлять модули SFP, не выключая устройство. Эта функция очень удобна для обслуживания и обновления сети и может сократить время простоя.

Какое максимальное расстояние между двумя устройствами может поддерживать порт SFP?

Максимальное расстояние передачи между двумя устройствами, которые может поддерживать порт SFP, зависит от множества факторов, включая тип используемого модуля SFP, среду передачи (оптоволоконный или медный кабель), силу оптического сигнала, топологию сети и т. д. , Различные типы модулей SFP поддерживают различные диапазоны расстояний передачи.

Вот некоторые распространенные типы модулей SFP и их типичные максимальные расстояния передачи:

Модули SFP для многомодового оптоволокна (MMF):

1000BASE-SX: максимальное расстояние передачи составляет от 550 метров до 2 километров, в зависимости от типа и качества волокна.

10GBASE-SR: максимальное расстояние передачи обычно находится в диапазоне от 100 до 300 метров, также в зависимости от качества волокна.

Модули SFP для одномодового волокна (SMF):

1000BASE-LX: максимальное расстояние передачи обычно не превышает 5 километров.

10GBASE-LR: максимальное расстояние передачи обычно не превышает 10 километров.

40GBASE-LR4 и 100GBASE-LR4: максимальное расстояние передачи может достигать 10 километров.

Медные модули SFP:

1000BASE-T: максимальное расстояние передачи обычно составляет 100 метров.

10GBASE-T: максимальное расстояние передачи обычно составляет от 30 до 100 метров, в зависимости от качества и характеристик медного кабеля.

 

Типы SFP-модулей

В соответствии с различными средами передачи, скоростями передачи и сценариями применения модули SFP можно разделить на различные типы. Вот некоторые распространенные типы модулей SFP:

1000BASE-SX: этот модуль SFP для многомодового оптоволокна (MMF) подходит для передачи данных на короткие расстояния, обычно в диапазоне от 550 метров до 2 километров. Он использует оптическую длину волны 850 нм, подходящую для сред с относительно небольшим расстоянием между волокнами.

 

1000BASE-LX: это одномодовый оптоволоконный (SMF) модуль SFP, подходящий для передачи данных на большие расстояния, обычно в пределах 5 километров. Он использует оптическую длину волны 1310 нм, подходящую для сред с большими расстояниями по оптоволокну.

 

1000BASE-T: это медный SFP-модуль, который поддерживает передачу данных по медным кабелям категории 5e или выше с максимальным расстоянием передачи обычно 100 метров. Он подходит для связи на короткие расстояния.

 

10GBASE-SR: этот многомодовый оптоволоконный SFP-модуль подходит для высокоскоростной передачи данных на короткие расстояния, обычно в диапазоне от 100 до 300 метров. Он использует оптическую длину волны 850 нм.

 

10GBASE-LR: это одномодовый волоконно-оптический модуль SFP, подходящий для высокоскоростной передачи данных на большие расстояния, обычно в пределах 10 километров. Он использует оптическую длину волны 1310 нм.

 

10GBASE-ER: это одномодовый оптоволоконный SFP-модуль на большие расстояния, который может поддерживать передачу на расстояние до 40 километров.

 

40GBASE-SR4 и 100GBASE-SR4: эти многомодовые оптоволоконные модули SFP поддерживают высокоскоростную передачу данных 40 Гбит/с и 100 Гбит/с, что обычно подходит для соединений на короткие расстояния, например, в центрах обработки данных.

 

40GBASE-LR4 и 100GBASE-LR4: эти одномодовые оптоволоконные модули SFP поддерживают высокоскоростную передачу данных 40 Гбит/с и 100 Гбит/с, подходящую для соединений на большие расстояния, обычно с расстоянием передачи до 10 километров.

В дополнение к вышеупомянутым распространенным типам существует множество других типов модулей SFP, каждый из которых оптимизирован для конкретных потребностей передачи и сценариев применения.

Ассоциация Преимущества порта SFP

Небольшой размер и высокая плотность: модули SFP в два раза меньше модулей GBIC, что позволяет использовать их в более узких и плотных помещениях. В современных центрах обработки данных и сетевых устройствах использование пространства в стойке имеет решающее значение, поэтому небольшой размер модулей SFP позволяет устройствам размещать больше портов, тем самым увеличивая плотность сетевых подключений.

Горячая замена: Модули SFP с возможностью «горячей» замены позволяют сетевым администраторам заменять или добавлять модули во время работы устройства, не выключая его. Это значительно сокращает время простоя во время процессов обслуживания и обновления и повышает доступность сети.

Трансформируемость: Модули SFP могут поддерживать различные типы сред передачи, включая оптоволоконные и медные кабели, а также различные скорости передачи. Эта гибкость позволяет сетевым администраторам выбирать соответствующий модуль в соответствии с потребностями сети, чтобы удовлетворить требования различных подключений.

Передача на большие расстояния: Модули SFP поддерживают различные расстояния передачи, от коротких до больших расстояний и даже до десятков километров. Это делает их очень полезными для создания глобальных сетевых соединений и передачи на большие расстояния.

Коммутаторы с поддержкой интерфейса SFP

Huawei:

Серия Huawei S5720

Серия Huawei S5700

Серия Huawei S6700

Серия Huawei S9300

ЗТЕ (ЗТЕ):

Серия ZTE S3300

Серия ZTE S3500

Серия ZTE S3900

Серия ZTE S5900

Руиджи

Серия Ruijie RG-S2900G-E

Серия Ruijie RG-S5750E

Серия Ruijie RG-S7700

Серия Ruijie RG-S9250

TP-Link:

Серия TP-Link JetStream T1600G

Серия TP-Link JetStream T2600G

Серия TP-Link JetStream T3700

Серия TP-Link JetStream T4800

 

Cisco:

Cisco Catalyst серии 2960

Cisco Catalyst серии 3560

Cisco Catalyst серии 3850

Cisco Catalyst серии 4500

**HPE (Hewlett Packard Enterprise)**

ВПО OffIceConnect Серия 1920S

Серия HPE ProCurve 2520

HPE FlexNetwork серии 5130

Серия HPE Aruba 2930F

Dell:

Сетевые решения Dell серии X

Сетевые решения Dell серии N

Серия Dell PowerConnect 2800

Серия Dell PowerConnect 5500

Можжевельник сети:

Серия можжевельника EX2200

Серия можжевельника EX2300

Серия можжевельника EX3400

Серия можжевельника EX4300

NETGEAR:

NETGEAR ProSAFE GS108T

NETGEAR ProSAFE GS724T

NETGEAR ProSAFE JGS524E

NETGEAR ProSAFE XS708E

Важность портов SFP в современных сетях

Поскольку спрос на более быстрые и стабильные сетевые соединения среди предприятий и учреждений растет, порты SFP на гигабитных коммутаторах играют ключевую роль в современных сетях.

Вот некоторые ключевые области применения портов SFP в современных сетях:

Сеть центра обработки данных: В центрах обработки данных важна быстрая и стабильная передача данных. Порты SFP позволяют администраторам центров обработки данных настраивать сетевые подключения в соответствии с различными потребностями, чтобы удовлетворить требования высокоскоростного обмена данными между серверами.

Подключение к глобальной сети: Через порты SFP сетевые администраторы могут выбирать подходящие модули SFP для передачи данных на большие расстояния, подходящие для подключения к глобальной сети между городами, странами или даже континентами.

Волоконно-оптическая сеть: Волоконная оптика является идеальной средой для высокоскоростной передачи данных, оптоволоконные модули, подключенные через порты SFP, могут обеспечить отличную производительность в сети, отвечая требованиям высокой пропускной способности и низкой задержки. Резервирование сети: порты SFP также обеспечивают возможность резервирования сети. При настройке резервных каналов, даже если один канал выходит из строя, другой канал все еще может поддерживать сетевое соединение, обеспечивая надежность сети.

будущее расширение: с непрерывным развитием технологий появляются новые типы модулей SFP, поддерживающие более высокие скорости передачи и большую пропускную способность. Это упрощает расширение сети в будущем, чтобы удовлетворить растущий спрос на сеть.

Таким образом, порты SFP на гигабитных коммутаторах как важный компонент современных сетей обеспечивают сетевым администраторам гибкость, масштабируемость и удобство обслуживания. Он не только отвечает требованиям различных сетевых потребностей, но также вносит важный вклад в стабильность и надежность сети. С непрерывным развитием технологий порты SFP будут продолжать играть важную роль в области сети, способствуя повышению скорости и производительности сетевого соединения.

Эволюция и развитие QSFP

QSFP первого поколения

Самый ранний стандарт QSFP появился в 2006 году, он представил характеристики небольшого размера и высокой плотности соединения. QSFP первого поколения поддерживает 4-канальную передачу, скорость каждого канала обычно составляет 10 Гбит/с, что подходит для соединения центра обработки данных и подключения к серверу. Его появление открыло новую эру высокоскоростной передачи данных.

QSFP + (Quad Small Form-Factor Pluggable Plus) 

С ростом центров обработки данных также увеличился спрос на более высокие скорости передачи. QSFP+ как обновление QSFP первого поколения поддерживает скорость передачи 40 Гбит/с. Небольшой размер и возможность горячей замены делают QSFP+ идеальным выбором для соединений высокой плотности между коммутаторами, серверами и устройствами хранения данных в центрах обработки данных. В то же время QSFP+ также широко используется в 10G Ethernet и других областях.

QSFP28

С наступлением цифровой эпохи потребность в скорости передачи становится все более острой. Стандарт QSFP28, выпущенный в 2016 году, поддерживает скорость передачи 100 Гбит/с на канал, что делает высокоскоростное соединение в центрах обработки данных более эффективным. Появление модулей QSFP28 позволяет повысить производительность крупномасштабной обработки данных, облачных вычислений и суперкомпьютеров и других областей.

QSFP-DD (двойная плотность)

Постоянное расширение центров обработки данных затрудняет плотность портов подключения. Стандарт QSFP-DD обеспечивает двойную плотность портов на основе размера QSFP, поддерживая скорости передачи 200 Гбит/с и 400 Гбит/с. Эта высокая степень гибкости делает QSFP-DD более важным для высокоскоростного соединения в крупных центрах обработки данных, обеспечивая мощную поддержку высокопроизводительных вычислений и крупномасштабной обработки данных.

OSFP (восьмеричный подключаемый модуль малого форм-фактора)

В дополнение к QSFP-DD существует еще один родственный стандарт OSFP, который также предназначен для высокоскоростной передачи. OSFP поддерживает скорости передачи 400 Гбит/с и 800 Гбит/с и сравнивается с QSFP-DD. Хотя OSFP может иметь некоторые преимущества в некоторых аспектах, QSFP-DD по-прежнему занимает важное место на рынке.

Порт и канал

Одной из характеристик модулей QSFP является их многоканальная конструкция. Типичные модули QSFP поддерживают 4 канала, а благодаря многоканальной конструкции они могут обеспечить передачу с высокой пропускной способностью при относительно небольшом размере. Кроме того, с развитием стандартов некоторые модули также обеспечивают 8-канальную передачу, что еще больше увеличивает плотность портов и пропускную способность.

Скорость передачи и расстояние передачи

Различные типы модулей QSFP поддерживают разные скорости передачи. Различные скорости от 10 Гбит/с до 400 Гбит/с могут соответствовать потребностям различных сценариев. В то же время на расстояние передачи также влияют такие факторы, как тип волокна, тип модуля и т. д. Для соединений на короткие расстояния обычно используется многомодовое волокно, а для соединений на большие расстояния требуется одномодовое волокно.

Тип оптического модуля

В зависимости от расстояния передачи и использования модули QSFP делятся на несколько типов. Модули SR (Short Range) подходят для соединений на короткие расстояния, модули LR (Long Range) подходят для передачи на средние расстояния, а модули ER (Extended Range) и ZR (ZR (Zero Dispersion Range)) подходят для передачи на большие расстояния. Это разнообразие позволяет QSFP соответствовать различным сценариям приложений.

Дополнительные возможности

В дополнение к высокоскоростной передаче модули QSFP также имеют некоторые встроенные дополнительные функции. Функция горячей замены делает замену модуля более удобной, а функция цифрового диагностического мониторинга может помочь администраторам контролировать производительность и состояние модуля в режиме реального времени. тем самым выполняя обслуживание сети и устранение неполадок.

Скорость оптического модуля QSFP

КСФП: 40 Гбит/с

Самый ранний оптический модуль QSFP был запущен в 2006 году, он представил концепцию миниатюризации и соединения с высокой плотностью. QSFP первого поколения поддерживает 4-канальную передачу, скорость каждого канала обычно составляет 10 Гбит/с. Это означает, что общая скорость передачи каждого модуля достигает 40 Гбит/с. Благодаря этой конструкции оптический модуль QSFP первого поколения играет важную роль в соединении центров обработки данных, соединении с сервером и канале переключения.

QSFP+: 40 Гбит/с и 56 Гбит/с

В связи с постоянным расширением центров обработки данных и потребностью в более высоких скоростях передачи оптический модуль QSFP+ становится ключом к развитию. QSFP+ поддерживает варианты с более высокой скоростью передачи, в том числе:

• 40 Гбит/с: скорость передачи на канал составляет 10 Гбит/с, а общая скорость 4 каналов достигает 40 Гбит/с. Этот модуль широко используется в соединениях высокой плотности и 40G Ethernet.
• 56 Гбит/с: скорость передачи на канал увеличена до 14 Гбит/с, а общая скорость 4 каналов достигает 56 Гбит/с. Эта скорость модуля QSFP+ обеспечивает более высокую пропускную способность для некоторых конкретных приложений.

КСФП28: 100 Гбит/с

С наступлением цифровой эпохи потребность в скорости передачи еще больше возрастает. Стандарт QSFP28 был выпущен в 2016 году и поддерживает скорость передачи 100 Гбит/с на канал. Это делает высокоскоростное соединение в центрах обработки данных более эффективным, помогая справиться с растущим спросом на обработку данных. Используя четыре канала, модули QSFP28 упаковывают скорость передачи данных до 100 Гбит/с в компактный модуль (100G QSFP28).

КСФП-ДД: 200 Гбит/с и 400 Гбит/с

Поскольку масштабы обработки данных продолжают расширяться, соединение с высокой плотностью становится критически важным. Появился стандарт QSFP-DD, он поддерживает варианты с более высокой скоростью передачи, в том числе:

• 200 Гбит/с: скорость передачи на канал составляет 50 Гбит/с, а общая скорость 4 каналов достигает 200 Гбит/с. Этот модуль подходит для сценариев, где есть острая необходимость в высокоскоростном соединении.
• 400 Гбит/с: скорость передачи на канал увеличена до 100 Гбит/с, а общая скорость 4 каналов достигает 400 Гбит/с. Это соединение с высокой плотностью подходит для крупномасштабной обработки данных и высокопроизводительных вычислений в центрах обработки данных.

SFP против QSFP

Ассоциация Применение of КСФП

Сеть центра обработки данных

В центрах обработки данных высокоскоростное соединение имеет решающее значение для достижения высокой производительности обработки данных. Модули QSFP играют ключевую роль в сетях центров обработки данных, соединяя различные коммутаторы, серверы и устройства хранения. Будь то облачные вычисления, крупномасштабная обработка данных или искусственный интеллект, модули QSFP молча поддерживают быструю передачу данных за кулисами.

Суперкомпьютер и высокопроизводительные вычисления

Суперкомпьютеры должны обрабатывать большие объемы данных и выполнять сложные вычислительные задачи, для которых требуются соединения с малой задержкой и высокой пропускной способностью. Модули QSFP с их характеристиками высокой скорости и малой задержкой становятся идеальным выбором для подключения к суперкомпьютерам. Будь то научные исследования, прогнозирование погоды или разработка новых лекарств, суперкомпьютеры полагаются на модули QSFP для обеспечения быстрой передачи данных и совместных вычислений.

Сеть связи

В сетях связи высокоскоростная передача данных необходима для поддержания стабильного соединения и доставки больших объемов информации. Модули QSFP широко используются в оптоволоконной связи и городских сетях для поддержки передачи данных с высокой пропускной способностью между различными регионами. Модули QSFP обеспечивают стабильное и эффективное сетевое соединение для различных взаимодействий — от потокового видео до онлайн-игр.

 

Ассоциация Будущие перспективы of КСФП

Постоянное увеличение скорости передачи

С дальнейшим развитием цифровой эпохи спрос на высокоскоростную передачу данных будет продолжать расти. Стандарты QSFP будут продолжать развиваться, поддерживая более высокие скорости передачи. Модули QSFP со скоростями передачи от 800 Гбит/с, 1.6 Тбит/с и даже выше будут продолжать удовлетворять растущий спрос на передачу в будущем.

Влияние новой оптоволоконной технологии

Благодаря непрерывным инновациям в волоконно-оптической технологии появление новых типов волоконной оптики будет влиять на производительность и дальность передачи модулей QSFP. Новая оптоволоконная технология может обеспечить более качественную передачу сигнала, позволяя модулям QSFP обеспечивать высокоскоростную передачу данных на большие расстояния, тем самым расширяя область их применения.

QSFP как ключевой компонент высокоскоростной передачи данных играет важную роль в современных областях связи и центров обработки данных. От QSFP первого поколения до QSFP-DD его эволюция и развитие соответствовали растущему спросу на передачу. Непрерывное обновление технологий делает модули QSFP не только способными обеспечить высокоскоростную передачу, но и адаптироваться к различным расстояниям передачи и сценариям применения. С непрерывным развитием технологий мы можем ожидать появления более высокоскоростных и более эффективных модулей QSFP, продолжающих способствовать прогрессу в области связи и центров обработки данных.