كابل الاختراق: ما هو وكيفية اختيار واحد

يأخذ الكابل الفرعي اتصالاً واحدًا عالي الكثافة-ويفصله إلى عدة اتصالات فردية. في مراكز البيانات وشبكات الألياف، يعني هذا عادةً تقسيم منفذ QSFP أو QSFP28 أو QSFP-DD أو OSFP إلى عدة ممرات ذات سرعة منخفضة-، أو توزيع قناة MPO/MTP إلى اتصالات LC أو SC أو FC أو ST فردية. لا يقوم الكبل بإنشاء نطاق ترددي إضافي؛ فهو ببساطة يكشف عن الممرات أو الألياف الموجودة بالفعل في الطرف عالي الكثافة-.

تم إعداد هذا الدليل لمهندسي الشبكات ومشغلي مراكز البيانات وفرق المشتريات الذين يحتاجون إلى اختيار الكابلات الفرعية لبيئات الإنتاج. وهو يركز على القرارات التي عادة ما تسبب مشاكل في عمليات النشر الحقيقية: دعم اختراق المنافذ، ورسم خرائط الممرات، وقطبية الألياف، وترميز البائع، والوصول.

ما هو كابل الاختراق؟

يجمع الكبل الفرعي، والذي يُسمى أيضًا كبل-خرج المروحة أو مجموعة الألياف، مسارات إشارة متعددة داخل غلاف واحد وينهي كل مسار على الموصل الخاص به في النهاية البعيدة. بدلاً من سحب العديد من الكابلات المنفصلة من-منفذ التبديل أو لوحة التوصيل عالية الكثافة، تحمل مجموعة منظمة واحدة جميع الممرات وتفصلها فقط عند الحاجة إليها.

هناك مثالان يغطيان معظم حالات استخدام مركز البيانات:

• اختراق مستوى جهاز الإرسال والاستقبال-.: منفذ 100G QSFP28 يحمل أربعة ممرات 25G؛ يقوم كبل الاختراق QSFP28-to-4x SFP28 بتوصيل هذا المنفذ الفردي بأربع بطاقات NIC لخادم 25G.
• اختراق الكابلات الهيكلية: يصل صندوق MPO المكون من 12- من الألياف إلى لوحة التصحيح؛ تعمل مجموعة قطع الألياف MPO- إلى LC على تحويلها إلى ستة وصلات LC مزدوجة للمحولات وأجهزة الإرسال والاستقبال.

كابل فرعي،-كابل مخرج مروحة، وكابل تسخير

تتداخل المصطلحات الثلاثة ويتم استخدامها بشكل غير متسق عبر كتالوجات البائعين. في الممارسة العملية:

إذا كنت تقوم بتوريد مجموعات الألياف وكان المورد يستخدم "الحزام" و"المروحة-الخارج" و"الاختراق" في نفس ورقة البيانات، فاطلب منه تحديد عدد الموصلات وعدد الألياف ونوع القطبية وطول المفترق. لا تغير المصطلحات تلك المعلمات، لكن المعلمات تغير ما إذا كان الكبل سيعمل بالفعل.

كيف يعمل كابل الاختراق

وظيفة كابل الاختراق هي الانفصال وليس الضرب. رابط 40G QSFP+ عبارة عن أربعة ممرات 10G داخليًا؛ يعرض كابل الاختراق كل حارة على موصل SFP + الخاص بها. ينطبق المنطق نفسه على 100G QSFP28 (أربعة ممرات 25G)، و200G QSFP56 (أربعة ممرات 50G PAM4 أو مسارين 100G)، و400G QSFP-DD أو OSFP (ثمانية ممرات 50G PAM4، مقسمة عادةً إلى 4x 100G أو 2x 200G).

بالنسبة لاختراق الألياف، يحتوي موصل MPO فعليًا على 8 أو 12 أو 16 أو 24 أليافًا في حلقة واحدة. يفصل الكبل تلك الألياف إلى أزواج مزدوجة تنتهي على LC أو SC أو غيرها من الموصلات البسيطة/المزدوجة عند نهاية الاختراق.

ويترتب على ذلك نتيجتان:

• يجب أن يدعم المحول ASIC والمنفذ وضع الاختراق المطلوب. لن يقبل المنفذ الذي يشبه قفص QSFP ولكنه مشفر -بقوة للتشغيل الأصلي 40 جيجا أو 100 جيجا كابل فرعي، بغض النظر عن ملاءمة الموصل.
• يجب أن يكون تعيين المسار صحيحًا على كلا الطرفين. يعد ترتيب المسار غير المتطابق أو قطبية الألياف هو السبب الوحيد الأكثر شيوعًا لفشل الكبل الجيد فعليًا في إظهار الروابط.

يتم تعريف بنية مسار Ethernet والإشارات في IEEE 802.3. بالنسبة لتخصيصات المسار الدقيقة التي تستخدمها متغيرات 40GBASE و100GBASE و400GBASE،IEEE 802.3 وثائق مجموعة العملهو المصدر الرسمي.

الأنواع الشائعة من كابلات الاختراق

كابل الألياف الضوئية

تعتبر كابلات الألياف الضوئية هي الاختيار القياسي للكابلات الهيكلية وأي وصلة أطول من بضعة أمتار. التجميعات الأكثر شيوعًا في مراكز البيانات هي:

• MPO/MTP-12 إلى 6x LC مزدوج (OM3، OM4، OM5، أو الوضع الفردي)
• MPO/MTP- 8 إلى 4x LC مزدوج لأجهزة الإرسال والاستقبال قصيرة المدى 40G/100G باستخدام أربعة ممرات
• MPO/MTP-24 إلى 12x LC مزدوج للتصحيح عالي الكثافة
• متغيرات MPO-إلى-SC، أو MPO-إلى-FC، أو MPO-إلى-ST للواجهات القديمة

استخدم كابل قطع الألياف عندما تتجاوز مسافة الارتباط مدى الوصول العملي للنحاس، أو عندما تحتاج إلى ربط قناة MPO مع أجهزة الإرسال والاستقبال المجهزة بـ LC-، أو عندما يكون نظام الكابلات مصممًا حول لوحات التوصيل والأعمدة الأساسية المنظمة. للتعرف على جانب هبوط الموصل، راجعخط إنتاج موصل LC. بالنسبة لتجميع الاختراق نفسه، فإنكتالوج كابلات الألياف الضوئية MTP/MPOيغطي متغيرات الوضع OM3، وOM4، وOM5 و-المفردة في تكوينات مكونة من 8 و12 و24 ليفًا.

يتم إجراء فحصين لتحديد ما إذا كان كابل الألياف الضوئية سيعمل عند التوصيل الأول-بالقابس:

• قطبية. تستخدم أنظمة MPO قطبية النوع A أو النوع B أو النوع C. يجب أن تتم محاذاة القطبية عند الجذع والاختراق وجهاز الإرسال والاستقبال، وإلا فلن يتم إقران الإرسال والاستقبال بشكل صحيح.
• نوع الألياف. ألياف OM3 وOM4 وOM5 وOS2 غير قابلة للتبديل بمعدلات بيانات عالية. من الممكن تقنيًا خلط OM3 وOM4 في نفس القناة ولكنه يقلل من الوصول المدعوم ويتم تجنبه بشكل عام في التثبيتات الجديدة. بالنسبة لحدود الوصول العملية عند 10 جيجا و25 جيجا و100 جيجا و400 جيجا،OM1 إلى OM5 مرجع مسافة الألياف المتعددة الوسائطهي نقطة انطلاق مفيدة.

• 

كابل الاختراق DAC

يحمل كابل الاختراق النحاسي المباشر الممرات فوق النحاس Twinax مع إلكترونيات جهاز الإرسال والاستقبال المدمجة في كل طرف. تتضمن التكوينات الشائعة 40G QSFP+ إلى 4x 10G SFP+، و100G QSFP28 إلى 4x 25G SFP28، و400G QSFP -DD إلى 4x 100G QSFP28.

اختر DAC متى: الوصلات موجودة داخل نفس الحامل أو الرفوف المجاورة، ويكون المدى أقل من ثلاثة أمتار للنحاس السلبي أو أقل من سبعة أمتار للنحاس النشط، كما أن الطاقة والميزانية ضيقتان. الجزء العلوي من -من-مفتاح الحامل-إلى-روابط الخادم داخل نفس الخزانة هو الحالة الأساسية.

تجنب DAC عندما: يتجاوز التشغيل مدى الوصول السلبي، أو أن مسار الكابل يشتمل على انحناءات ضيقة، أو أن كثافة الحامل تؤدي بالفعل إلى حدوث مشكلات-في إدارة الكابل. تعتبر DAC صلبة وثقيلة مقارنة بـ AOC أو الألياف، وعند 400G يصبح قطر الكابل عائقًا خطيرًا في الخزانات الكثيفة.

كابل الاختراق AOC

يعمل اختراق الكبل البصري النشط على دمج أجهزة الإرسال والاستقبال والألياف الضوئية في مجموعة منتهية بشكل دائم. تبدو الموصلات مثل وحدات QSFP/SFP ولكن لا يمكن إزالتها من الألياف.

اختر AOC متى: يتجاوز الرابط مدى وصول DAC ولكن محطة الألياف الهيكلية الكاملة مبالغ فيها، أو أن مسار الكابل طويل أو به العديد من الانحناءات، أو أن النشر عبارة عن نقطة اتصال ثابتة -إلى-نقطة اتصال بين نقطتي نهاية معروفتين. تعد مجموعات الذكاء الاصطناعي، وروابط GPU-إلى-وحدة معالجة الرسومات، وعمليات التبديل-المتقاطعة-إلى-الخادم أمرًا نموذجيًا.

تجنب AOC عندما: قد تتغير نقاط النهاية، أو تتم مشاركة مسار الكابل مع لوحات التصحيح، أو تريد أن تكون قادرًا على استبدال العناصر البصرية بشكل مستقل عن الألياف. يتم بيع AOCs كوحدة واحدة؛ إذا فشل أي من الطرفين، يتم استبدال التجميع بأكمله.

QSFP+، QSFP28، QSFP-DD، وOSFP Breakout

يصف عامل شكل جهاز الإرسال والاستقبال القفص المادي فقط، وليس أوضاع الاختراق المدعومة. مجموعات الاختراق النموذجية هي:

للحصول على المواصفات الميكانيكية والكهربائية لعامل الشكل QSFP-DD، بما في ذلك موصل الصف المزدوج- وتعريفات الممر 400G، راجعQSFP-مواصفات DD MSA. الQSFP-نظرة عامة فنية على DDفي هذا الموقع يغطي نفس الموضوع وبتنسيق موجه نحو المشتري-.

تطبيقات أخرى

تظهر الكابلات الفرعية أيضًا خارج شبكة مركز البيانات، بما في ذلك الصوت (DB25-إلى-مخارج مروحة XLR-، وTRS-إلى-dual-TS)، وأنظمة AV، وأسلاك التحكم الصناعية. تختلف معايير الاختيار بشكل كبير عن التواصل وهي خارج نطاق هذا الدليل.

DAC vs AOC vs Fiber Breakout

قاعدة عملية لمصادر مركز البيانات: DAC للحامل الداخلي-، وAOC للحامل المتقاطع الثابت-، وقطاع الألياف لأي شيء يلامس لوحة التصحيح أو العمود الفقري المنظم.

كيفية اختيار كابل الاختراق

الخطوة 1: قم بتأكيد عامل المنفذ والشكل على كلا الطرفين

حدد قفص جهاز الإرسال والاستقبال الدقيق على الطرف عالي الكثافة (QSFP+، QSFP28، QSFP56، QSFP-DD، OSFP) ونوع الموصل على الطرف الفاصل (SFP+، SFP28، QSFP28، LC، SC، FC، ST، MPO). التشابه البصري غير موثوق به؛ يمكن للقفص المعدني نفسه أن يحمل واجهات كهربائية مختلفة جدًا.

الخطوة 2: مطابقة هيكل السرعة والمسار

يجب أن يتبع تكوين الاختراق بنية المسار الموجود على المنفذ. ينقسم منفذ 100G QSFP28 أصلاً إلى 4x 25G، وليس 4x 10G؛ عادةً ما يفشل فرض 10G على ممر 25G عند التفاوض على الارتباط. بالنسبة إلى 400G QSFP-DD وOSFP، تأكد مما إذا كان المنفذ يدعم 4x 100G أو 2x 200G أو 8x 50G، وما إذا كان المحول ASIC يدعم وضع FEC المطابق.

الخطوة 3: اختر الوسيط

قم بتطبيق قرار DAC / AOC / Fiber من القسم السابق استنادًا إلى مدى الوصول ومسار الكابل وما إذا كان الارتباط سيمر عبر لوحة التصحيح.

الخطوة 4: التحقق من دعم Switch Breakout

هذا هو المكان الذي تتوقف فيه معظم المشاريع. لا يدعم قفص QSFP الاختراق تلقائيًا. على العديد من المنصات:

• يتم دعم Breakout فقط على مجموعات منافذ محددة، وليس كل منفذ على بطاقة الخط.
• يتطلب الاختراق تكوينًا صريحًا (تجاوز سرعة الواجهة وتغيير ملف تعريف المنفذ) وفي بعض الأحيان إعادة تحميل مجموعة-المنافذ أو إعادة تشغيل النظام.
• تتوقع المنصة نوع كابل أو ترميزًا محددًا؛ قد يؤدي استخدام كبل غير معروف إلى تعطيل المنفذ بصمت.

تحقق من مصفوفة الاختراق في دليل تثبيت الأجهزة الخاص ببائع المحول أو قائمة توافق جهاز الإرسال والاستقبال قبل تقديم الطلب. تقوم كل من Cisco وArista وJuniper وDell وHPE وNVIDIA بالنشر لكل-جداول فرعية للنظام الأساسي.

الخطوة 5: التحقق من ترميز البائع وتوافقه

تحمل مجموعات DAC وAOC تشفير EEPROM لواحدة أو أكثر من المنصات المضيفة. قد يقوم الكبل المشفر لـ Cisco بالإبلاغ عن أخطاء في محول Arista أو NVIDIA على الرغم من أن الطبقة المادية متطابقة. بالنسبة لشبكات الإنتاج، قم بشراء الكابلات التي تم اختبارها بوضوح وفقًا لطراز المحول وبطاقة الخط وإصدار NOS الحالي.

الخطوة 6: التحقق من قطبية الألياف ونوعها (اختراق الألياف)

بالنسبة لاختراق MPO/MTP، تأكد من القطبية (النوع A أو B أو C)، ونوع الموصل (ذكر/مثبت مقابل أنثى)، ونوع الألياف (OM3/OM4/OM5/OS2)، وواجهة APC مقابل UPC حيثما أمكن ذلك. القطبية الخاطئة هي السبب الأكثر شيوعًا لارتباط MPO الذي يضيء في جهاز الإرسال والاستقبال ولكنه يفشل في تمرير حركة المرور. الدليل اختيار MTP مقابل MPOيمشي من خلال هذه الشيكات بمزيد من التفاصيل.

الخطوة 7: تأكيد المتطلبات الميكانيكية والبيئية

يجب أن يتطابق طول الكابل مع مسار الكابل الفعلي، وليس مسافة الخط -المستقيمة. أضف حلقة الخدمة. تأكد من تصنيف الغلاف (LSZH، OFNR، plenum)، والحد الأدنى لنصف قطر الانحناء، ودرجة حرارة التشغيل مقابل بيئة النشر. في الحوامل عالية الكثافة-، غالبًا ما يؤدي قطر الكابل وصلابته إلى تقييد الاختيارات أكثر من معدل البيانات.

السيناريو-التوصيات القائمة

بالنسبة إلى جذوع العمود الفقري التي تغذي تجميعات الاختراق في اتجاه مجرى النهر، راجعخيارات كابل قناة MPO/MTP. تتوفر إرشادات تفصيلية أعمق للقرار بين مجموعات الجذع والمجموعات الجانبية فيدليل اختيار كابل الاختراق MPO.

ملاحظات النشر العملية

بعض الملاحظات من العمل مع الكابلات المتقطعة في بيئات الإنتاج:

نمط التذاكر الأكثر شيوعًا في عمليات نشر الاختراق الجديدة ليس كبلًا معيبًا. إنها مجموعة منافذ لم يتم ضبطها مطلقًا على وضع الاختراق، أو عدم تطابق FEC بين المحول وبطاقة NIC المضيفة، أو صندوق MPO الذي لا تتطابق قطبيته مع الحزام الموجود على الجانب الآخر. تبدو جميع هذه المشكلات وكأنها مشكلة في الكابل في البداية.

بالنسبة لبيئات الموردين- المختلطة، اطلب من مورد الكابل تأكيد التشفير لكل نظام أساسي مستهدف بشكل منفصل، واطلب بيان التوافق المكتوب. لا يتم دائمًا قبول الترميز العام "متعدد البائعين-" في كل إصدار من إصدارات NOS.

بالنسبة لعمليات نشر 400 جيجا و800 جيجا، تحدد المواصفات الميكانيكية للكابل (القطر والصلابة والحد الأدنى لنصف قطر الانحناء) غالبًا ما يمكن بناءه ماديًا في خزانة مقاس 19-بوصة. من الجدير طلب رسم المقطع العرضي-للكابل قبل الطلب، خاصة بالنسبة لقنوات MPO ذات عدد الألياف العالية-. المرجع فقدان الإدراجيكون مفيدًا عند حساب ميزانية الارتباط التي يجب أن تتناسب مع أي مجموعة جانبية جديدة.

الأسئلة الشائعة حول كابل الاختراق

ما هو الغرض من كابل الاختراق في مركز البيانات؟

يعرض الكبل الفرعي الممرات أو الألياف الفردية للمنفذ-عالي الكثافة كوصلات منفصلة، ​​لذلك يمكن لمنفذ محول 40G/100G/400G أن يخدم العديد من الأجهزة ذات السرعة المنخفضة-، ويمكن لخط MPO واحد تغذية العديد من أجهزة الإرسال والاستقبال المجهزة بـ LC-.

هل كبل الاختراق هو نفسه الخائن؟

لا، فالمقسم الموجود في الألياف الضوئية يقسم الطاقة الضوئية عبر مخرجات متعددة (مثال على ذلك مقسمات PLC السلبية). يفصل كابل الاختراق الممرات أو الألياف المميزة فعليًا داخل صندوق السيارة. لا يحدث أي تقسيم بصري أو كهربائي.

هل يمكنني استخدام كابل فرعي على أي منفذ QSFP أو QSFP-DD؟

لا. يجب أن يكون المنفذ موجودًا في مجموعة منافذ يدعمها المحول ASIC وNOS للاختراق، ويجب تكوين الاختراق بشكل صريح. تحقق من مصفوفة الاختراق الخاصة بالبائع وإصدار NOS قيد التشغيل قبل الطلب.

هل يقلل كابل الاختراق من سرعة الارتباط؟

ولا يؤدي ذلك إلى تقليل سرعة-المسار. لا يزال منفذ 100G QSFP28 المقسم إلى 4x 25G يوفر 25G على كل ساق. إجمالي عرض النطاق الترددي الإجمالي عبر الأرجل الأربعة يساوي سرعة المنفذ الأصلية.

لماذا لا يقوم كبل الاختراق الخاص بي بإحضار الروابط؟

الأسباب المعتادة، حسب ترتيب التردد تقريبًا: لم يتم تكوين وضع الاختراق على مجموعة المنافذ؛ لا تتطابق إعدادات FEC بين المحول والمضيف؛ لم يتم التعرف على كابل EEPROM بواسطة NOS؛ بالنسبة للألياف، فإن قطبية MPO خاطئة؛ أو أن أرجل الاختراق متصلة بترتيب لا يتطابق مع خريطة المسار المتوقعة.

ما هو استخدام كابل الاختراق MPO-إلى-LC؟

يؤدي اختراق MPO-إلى-LC (يُسمى أيضًا الحزام أو مخرج المروحة) إلى إنهاء قناة MPO/MTP في موصلات LC مزدوجة فردية. إنها الواجهة القياسية بين العمود الفقري MPO والمعدات التي تستخدم أجهزة الإرسال والاستقبال LC، خاصة في معماريات العمود الفقري- وToR.

هل يجب أن أختار DAC السلبي أو النشط للاختراق؟

تعتبر DAC السلبية مناسبة للروابط القصيرة جدًا-المثبتة على حامل حيث يكون كل ملي واط وكل دولار مهمًا. يعد Active DAC مناسبًا عندما يحتاج نفس عامل الشكل إلى الوصول إلى مسافة أبعد قليلاً أو المرور عبر لوحات التصحيح مع خسارة أكبر مما يمكن أن يتحمله Twinax السلبي.

ما الذي يجب أن أؤكده قبل طلب كابل الألياف؟

نوع الموصل والعد على كلا الطرفين، ونوع الألياف (OM3/OM4/OM5/OS2)، وقطبية MPO (النوع A/B/C)، وجنس الموصل، وواجهة نهاية APC مقابل UPC، وتقييم السترة، وطول الكابل الموجه بما في ذلك حلقة الخدمة.

خاتمة

يعد الكبل المنفصل أحد أكثر الأدوات المفيدة لإدارة البيئات المختلطة-ذات السرعة والكثافة العالية-، ولكنه يعد أيضًا أحد المصادر الأكثر شيوعًا لمشكلات النشر التي يمكن تجنبها. نادرًا ما يكون الكابل نفسه هو المشكلة؛ تأتي أوضاع الفشل دائمًا تقريبًا من تكوين المنفذ أو تعيين المسار أو القطبية أو ترميز البائع.

بالنسبة لمشاريع مراكز البيانات وشبكات الألياف، ابدأ عملية الاختيار من منصة التبديل، وليس من كتالوج الكابلات. تأكد من المنافذ التي تدعم الاختراق وفي أي الأوضاع، واختر الوسيط بناءً على الوصول ومسار الكابل، وتحقق من القطبية والتشفير قبل الطلب. إذا لم يتمكن المورد من الإجابة على هذه الأسئلة كتابيًا، فتعامل مع ذلك كإشارة للبحث في مكان آخر.

بالنسبة إلى أسئلة التوافق الخاصة بالمشروع- أو التكوين الجانبي المخصص،تقديم استفسارمع منصة التبديل الخاصة بك، وسرعات المنفذ، والوصول المطلوب، ويمكن للفريق الهندسي التأكد من التجميع المناسب.