Cisco Nederland
Share

De lettervermicelli van de 100G Ethernet Interfaces


18 August 2016


De nieuwste loot aan de Ethernet-snelhedenboom is de 100G Ethernet en, net als in het verleden met de lagere snelheden, is ook hier weer een wildgroei aan interface-namen aan het opkomen. De netwerkwereld is ooit gestart met interfaces als CFP-100G-SR10 of CFP2-100G-LR4 en is nu terecht gekomen bij QSFP-100G-SR4 en nog vele andere.

100G

Eerst maar de letters voor de ‘-100G-‘. De industrie begon met CFP als ‘standaard’ om 100G optics te maken, net zoals we bijvoorbeeld bij 1GE ooit begonnen zijn met GBIC en later SFP hebben gekregen. De CFP-module bevatte de optic, de lasers of leds, om licht te zenden en te ontvangen. Deze module werd in een lijnkaart geschoven en zie daar: we hebben een router of switch met een 100GE interface. Hij had wat nadelen: hij was breed, je kon er hooguit vier naast elkaar op een lijnkaart hebben en hij mocht heel veel vermogen uit de lijnkaart halen: tot wel 32W.

Na de CFP kwam de CFP2, precies twee keer zo smal, bijvoorbeeld op deze oudere lijnkaart van de Nexus 9500:

Nexus 9500 lijnkaart

Deze CFP2 heeft acht poorten op één kaart. Er kwam een CFP4, een CXP en een CPAK, zoals deze:

CPAK lijnkaart

Deze heeft twaalf poorten op een kaart in de Nexus 7700.

Tegenwoordig zien we vooral de QSFP28 als 100GE interface: maximaal 3,5 W aan energieverbruik en slechts 18 mm breed, dus je kunt er 36 op een enkele 1RU switch kwijt:

QSFP28

… de Nexus 9236C met 36x een 100GE QSFP-interface.

En vraag die geregeld gesteld wordt: kan mijn oude CFP2-100G-LR4 praten met een nieuwe QSFP-100G-LR4? Het antwoord is ‘ja’. Voor zoiets zijn niet de voorste letters van de interface van belang, maar de achterste: LR4 praat altijd met LR4, dat is een standaard. CFP of QSFP bepaalt alleen maar het plastic of het metalen doosje waar de optics inzitten.

Wat zijn alle nieuwe standaarden?

Er is nog een grote verschuiving. Zoals al is opgemerkt, is men ooit begonnen met xxx-100G-SR10 voor multimode en xxx-100G-LR4 voor singlemode als leverbare interfaces. Wie nu naar de laatste switches kijkt, zal opmerken dat in de prijslijsten bijvoorbeeld staat: xxx-100G-SR4, xxx-100G-LR4, xxx-100G-CWDM4 of xxx-100G-PSM4. (*)

Wat is dit? Werkt dit samen met de eerder genoemde standaarden?

Over de LR4

Over LR4 kan ik kort zijn: CFP-100G-LR4, CFP2-100G-LR4, CPAK-100G-LR4, QSFP-100G-LR4, maakt allemaal niet uit: dezelfde optische standaard, werkt allemaal samen.

Over de SR4 en SR10

Voor de SR is er een kleine ‘maar’. CFP-100G-SR10, CXP-100G-SR10, CPAK-100G-SR10 is onderling natuurlijk geen probleem. CPAK-100G-SR4 en QSFP-100G-SR4? Werkt prima samen.
Nu de ‘maar’: SR4 aan de ene kant van de fibers en SR10 aan de andere kant?

Zo zit SR10 in elkaar:

SR10

Links is de connector op de switch, het blok rechts is bijvoorbeeld een CFP-module: switch en CFP-module zitten met tien elektrische verbindingen aan elkaar en op iedere verbinding wordt 10Gbps verstuurd. Deze tien signalen worden ieder apart op een fiber gezet en als licht met 10Gbps doorgestuurd. Je hebt dus tien parallelle fibers nodig, vandaar dat de CFP-100G-SR10 een MPO24 connector nodig heeft.

En zo zit SR4 in elkaar:

SR4

Opnieuw links de connector op de switch en nu rechts een QSFP28 module. Tussen switch en QSFP zitten vier elektrische verbindingen waarover 25 Gbps wordt verstuurd. Iedere elektrische bit-stroom wordt in licht omgezet en de hele 100GE wordt over vier fibers naar de andere kant verstuurd, daarom heeft SR4 een MPO12-connector.

Als je dit even bekijkt, zie je dat SR4 aan één kant tegen SR10 aan de andere kant niet kan werken: de snelheid is anders en je houdt zes fibers heen en zes fibers terug over die nergens aan vastzitten.

En dan CWDM4

CWDM4? Heeft dat iets met CWDM te maken? Lange afstanden en meerdere verbindingen op één fiberpaar? Nee, helaas is de naam wat verwarrend. Zowel LR4 als CDWM4 zien er als volgt uit:

CWDM4

Vier elektrische verbindingen tussen switch en QSFP module, 25 Gbps per verbinding en vier lichtsignalen van 25 Gbps, maar die worden nu met een prismaatje op één enkele singlemode fiber gebracht.

Het verschil tussen LR4 en CWDM4 zit in de golflengtes van het licht, de kracht van de transmitter en daarmee in de kosten. LR4 gebruikt 1295, 1300, 1304 en 1309 nm met genoeg vermogen om 10 km te halen. CWDM4 gebruikt 1271, 1291, 1311 en 1331 nm en hooguit 2 km fiberlengte. Door de grotere afstand tussen de golflengtes en het mindere vermogen zijn de productiekosten grofweg de helft. (Deze golflengtes van CWDM4 zijn anders dan de golflengtes voor het CWDM zoals gebruikt wordt om 10GE over langere afstanden te transporteren).

Dus je hebt 100G-LR4 tot 10 km en 100G-DWDM4 tot 2 km. Het is niet mogelijk om op één fiberpaar aan één kant LR4 en aan de andere kant CWDM4 te gebruiken.

En wat is PSM4

100G over parallelle single(!) mode fibers. Het lijkt op SR4:

PSM4

Het licht wordt bij PSM4 in vier singlemode-fibers gelanceerd. Het lijkt op SR4, maar het kan niet samen op één verbinding tegen elkaar. PSM4 gebruikt namelijk een golflengte van 1310 nm, terwijl SR4 850 nm gebruikt. De prijzen van SR4 en PSM4 zijn vrijwel gelijk. QSFP-100G-PSM4 gebruikt een MPO12-interface en kan gebruikt worden voor 100GE over single mode tot afstanden van 500 m.

Dus we hebben:

  • SR4 en SR10 voor maximaal 100m over OM4 multimode, maar het zijn twee aparte standaarden.
  • LR4 voor 10 km over single mode
  • CWDM4 voor 2 km over single mode
  • PSM4 voor 500 m over single mode

De verwachting is dat de komende jaren de meeste switches met QSFP28 zullen komen voor 100GE interfaces. Voor routers is QSFP wel leuk, maar het heeft ook een nadeeltje: maximaal 3,5W vermogen. Er is nog niemand die 100GE over afstanden van meer dan 20 km kan versturen met slechts 3,5W aan vermogen, dus voor routers – die geacht worden aan een WAN te zitten – kan een CPAK of CFP optie nodig blijven om ER4, ZR4 of DWDM te bieden.

 

(*) Ik negeer even de xxx-100G-CUxM en xxx-100G-AOCxM opties: dit zijn kabels met aan beide uiteinden de interface module eraan vast gelast. Samenwerken met een andere standaard is dan ook niet aan de orde.

Reageer