شرح كابلات القطع: الأنواع والتكوينات ودليل الاختيار|ديميفايبر

يتيح لك الكبل الفرعي تقسيم منفذ تحويل واحد -عالي السرعة ومتعدد المسارات-إلى عدة اتصالات ذات سرعة أقل-. إذا كنت تدير محولات مركز البيانات، أو البنية الأساسية-أعلى-، أو بطاقات NIC للخادم، فإن الكابلات الفرعية هي إحدى الطرق الأكثر عملية لزيادة كثافة المنافذ دون إضافة أجهزة. على سبيل المثال، يمكن لمنفذ QSFP28 واحد بسعة 100 جيجا بايت أن يخدم أربعة روابط خادم 25 جيجا بايت من خلال مجموعة فرعية واحدة - بشرط أن يدعم النظام الأساسي وضع الاختراق.

لكن كابل الاختراق ليس مجرد "كابل منقسم". يعتمد ظهور الارتباط فعليًا على دعم المنفذ الموجه، ورسم خرائط المسار، وبرنامج النظام الأساسي، وتوافق البصريات. شكل الموصل وحده لا يضمن نجاح الاختراق. يغطي هذا الدليل أنواع الكابلات الجانبية المتاحة، وكيفية الاختيار بينها، والأماكن التي يواجه فيها المشترون المشاكل في أغلب الأحيان.

100G QSFP28 breakout cable splitting one switch port into four 25G SFP28 server links

ما هو كابل الاختراق؟

يربط كبل القطع منفذًا واحدًا متعدد المسارات - - عادةً QSFP+، أو QSFP28، أو QSFP56، أوQSFP-DD- إلى عدة منافذ ذات سرعة أقل-، عادةً في عوامل الشكل SFP+ أو SFP28. يحمل الكابل نفسه ممرات كهربائية أو ضوئية منفصلة من جانب السرعة العالية-إلى كل نقطة نهاية فردية ذات سرعة أقل-.

خلف الكابل، يعتبر وضع الاختراق هو منطق التكوين الموجود على المحول أو بطاقة واجهة الشبكة (NIC) التي تقسم واجهة واحدة عالية السرعة -إلى واجهات فرعية-مستقلة. وفقدليل تكوين الطبقة الثانية من APIC من Cisco، يتيح الاختراق تقسيم منفذ 40 جيجا إلى أربعة منافذ 10 جيجا مستقلة، أو منفذ 100 جيجا إلى أربعة منافذ 25 جيجا، أو منفذ 400 جيجا إلى أربعة منافذ 100 جيجا. يعمل كل منفذ فرعي-كواجهة منطقية خاصة به مع إعادة توجيه حركة المرور بشكل مستقل.

أنواع كابلات الاختراق

Comparison of DAC breakout cable, AOC breakout cable, MPO fiber harness breakout, and QSA adapter

كابلات فصل DAC (النحاس المرفق مباشرة)

DAC breakout cable connecting one top-of-rack switch port to four servers within the same rack

كبل الاختراق DAC عبارة عن مجموعة Twinax نحاسية سلبية أو نشطة مع موصلات مدمجة في كلا الطرفين. تُعد DACs الخيار الأقل تكلفة-وتعمل بشكل جيد مع الروابط القصيرة جدًا - عادةً داخل حامل واحد أو بين رفوف متجاورة. عادةً ما تتوفر DACs للاختراق النحاسي السلبي بأطوال تتراوح من 0.5 متر إلى حوالي 5 أمتار. أبعد من ذلك، يصبح توهين الإشارة مصدر قلق، وتمتد الإصدارات النحاسية النشطة إلى ما يقرب من 7-10 أمتار اعتمادًا على معدل البيانات.

اختر DAC عندما يكون منفذ المصدر ومنافذ الوجهة داخل نفس الحامل أو الحامل التالي، حيث تكون التكلفة هي الشاغل الرئيسي، ولا داعي للقلق بشأن حجم الكابل أو القيود المفروضة على تدفق الهواء. على سبيل المثال، يعد توصيل مفتاح 100G QSFP28 العلوي-من- الحامل بأربع بطاقات NIC للخادم 25G SFP28 في نفس الخزانة بمثابة سيناريو اختراق DAC في الكتب المدرسية.

كابلات الفصل AOC (الكبل البصري النشط)

AOC breakout cable used for longer inter-rack connections in a dense data center

كابل الاختراق AOC عبارة عن مجموعة بصرية تحتوي على أجهزة إرسال واستقبال مدمجة في كل طرف. تعتبر AOCs أرق وأخف وزنًا من DACs النحاسية، مما يساعد على تدفق الهواء في بيئات الحامل الكثيفة. وفقصفحة منتج LinkX AOC الخاصة بـ NVIDIA، تدعم AOCs نفس تكوينات المقسم مثل كابلات DAC ولكنها توفر وصولاً أطول (يصل إلى 30-100 متر)، ومرونة أكبر، وخصائص أفضل لتدفق الهواء.

اختر AOC عندما تعمل الروابط الخاصة بك بين الرفوف عبر صف أو بين الصفوف، عندما يكون وزن الكابل ونصف قطر الانحناء مهمًا في صواني الكابلات الكثيفة، أو عندما يريد فريقك تجميعًا متكاملاً بدون فصلموصلات الألياف الضوئيةلتنظيف وتفتيش.

الاختراق مع أجهزة الإرسال والاستقبال وأحزمة الألياف

MPO MTP breakout fiber harness splitting one multi-fiber connector into multiple duplex LC connectors

يستخدم الأسلوب الثالث أجهزة إرسال واستقبال قابلة للفصل- (مثل وحدات SR4 أو PSM4 أو DR4) المقترنة بـأحزمة ألياف الاختراق MPO/MTP. تخرج هذه الأحزمة من موصل MPO-12 أو MPO-16 واحد إلى منافذ متعددةإل سيأوSCالموصلات. الورقة بيضاء لاختراق سيسكوتفاصيل كيفية استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال مثل QSFP-40G-SR4 وQSFP-100G-SR4-S موصلات MPO-12 للاختراق في كل من الأوضاع المتعددة وألياف ذات وضع واحد-التطبيقات.

يوفر هذا الخيار أقصى قدر من المرونة - حيث يمكنك مزج ومطابقة أجهزة الإرسال والاستقبال وأطوال الألياف بشكل مستقل - ولكنه يضيف أيضًا المزيد من المكونات. تقدم كل واجهة موصل إمكاناتفقدان الإدراج، وكل جهاز إرسال واستقبال-لتسخير الاقتران-يحتاج إلى فحص التوافق الخاص به.

DAC vs AOC vs Transceivers + Harness vs QSA: مقارنة سريعة

خيار	أفضل ل	الوصول النموذجي	التجارة الرئيسية-متوقفة
اندلاع DAC	روابط الأرفف الداخلية-أو الأرفف-المجاورة	0.5–5 م (سلبي)، حتى 10 م (نشط)	أقل تكلفة، ولكن الكابلات كبيرة الحجم ومحدودة الوصول
اندلاع AOC	الوصلات بين-الحوامل، وبيئات الكابلات الكثيفة	3–100 m	أخف وزنًا وأطول مدى، ولكن تكلفة أعلى من DAC
أجهزة الإرسال والاستقبال + تسخير الألياف	الكابلات الهيكلية،-الموردون المختلطون أو سيناريوهات الترقية	يعتمد على البصريات (MMF يصل إلى 100 متر، SMF يصل إلى 10 كم+)	أكثر مرونة، ولكن يتطلب المزيد من المكونات والتنظيف
محول كيو اس ايه	استخدام رابط SFP/SFP+ واحد من منفذ QSFP	نفس وحدة SFP المستخدمة	تحويل بسيط من منفذ واحد-، وليس من واحد-إلى-متعدد الاختراقات

كيفية اختيار كابل الاختراق الصحيح؟

Decision flowchart for choosing the right breakout cable based on port support, speed mapping, reach, and compatibility

الخطوة 1: تأكد من أن المنفذ الخاص بك يدعم الاختراق

هذا هو المكان الذي تحدث فيه معظم أخطاء الشراء. لا يمكن لكل منفذ QSFP أو QSFP-DD أن يعمل في وضع الاختراق. يعتمد الدعم على المحول ASIC ونموذج بطاقة الخط وإصدار البرنامج. على منصات Cisco Nexus، على سبيل المثال، يمكنك التحقق من إمكانية الاختراق لكل منفذ باستخدام الأمرإظهار إمكانيات واجهة إيثرنت [الفتحة/المنفذ].وابحث عن "الاختراق قادر: نعم" في الإخراج. إذا كان المنفذ لا يدعم الاختراق، فلن يظهر الارتباط بغض النظر عن الكابل الذي تقوم بتوصيله.

قبل الشراء، تحقق من وثائق النظام الأساسي الخاص بالمورد. توفر شركة سيسكوالبصريات-إلى-مصفوفة توافق الأجهزةللتحقق من دعم جهاز الإرسال والاستقبال والاختراق عبر خطوط إنتاجها. تنشر NVIDIA إرشادات توافق الكابلات فيإرشادات إدارة الكابلات والأسئلة الشائعة.

الخطوة 2: التحقق من عدد المسارات ورسم خرائط السرعة

تأكد من تعيين الاختراق الدقيق الذي تحتاجه - وليس فقط سرعة المنفذ الرئيسي. تتضمن التعيينات الشائعة 40G إلى 4×10G (QSFP+ إلى 4×SFP+)، ومن 100G إلى 4×25G (QSFP28 إلى 4×SFP28)، ومن 200G إلى 4×50G، ومن 400G إلى 4×100G (QSFP-DD إلى 4×QSFP28). تدعم بعض وحدات 400 جيجا الأحدث أيضًا تقسيمات 8 × 50 جيجا أو 2 × 200 جيجا اعتمادًا على تصميم جهاز الإرسال والاستقبال.

وفي الأجيال ذات السرعة الأعلى، يكون التشفير مهمًا أيضًا. يتصرف رابط 100G باستخدام إشارات NRZ 4×25G بشكل مختلف عن رابط 200G باستخدام ممرات 4×50G PAM4. تأكد من أن تعيين الاختراق يطابق طرفي الرابط - تكوين منفذ التبديل وسرعة واجهة الجهاز البعيد.

الخطوة 3: مطابقة نوع الوسائط والموصل والوصول

بمجرد أن تعرف خريطة السرعة، حدد ما إذا كنت بحاجة إلى نحاس أم بصري. بالنسبة للوصلات التي يقل طولها عن 3-5 أمتار داخل الحامل، عادةً ما تكون DAC هي الإجابة الأبسط والأرخص. للروابط بين 3 م و100 م، AOC أوالألياف المتعددة الوسائطمع أجهزة الإرسال والاستقبال SR سوف تغطي المسافة. لأي شيء يزيد طوله عن 100 متر، ستحتاج إلى-بصريات أحادية الوضع ومجموعة من الألياف مصممة لليمين المناسبموصل MPO/MTPالقطبية وعدد الألياف.

الخطوة 4: عامل في تدفق الهواء والطاقة وإدارة الكابلات

في عمليات النشر عالية الكثافة -لخوادم - 40+ لكل حامل، تصبح مجموعة الكابلات الفرعية المتعددة لكل محول - مشكلة تشغيلية. تعد حزم DAC النحاسية أكثر صلابة وتشغل مساحة أكبر في حوامل الكابلات. تعد AOCs وأحزمة الألياف أرق وأخف وزنًا بشكل ملحوظ، مما يساعد في الحفاظ على تدفق الهواء من الأمام-إلى-الخلف في الخزانات المغلقة. إذا كانت منشأتك ساخنة أو كانت رفوفك قريبة من سعتها، فيجب أن يؤخذ وزن الكابل وقطره في الاعتبار في قرارك إلى جانب التكلفة ومدى الوصول.

الخطوة 5: التحقق من التوافق قبل الطلب

حتى بعد التأكد من دعم المنفذ وتعيين السرعة، قم بإجراء فحص التوافق النهائي. تأكد من أن رقم جزء الكابل المحدد أو طراز جهاز الإرسال والاستقبال مدرج على أنه مدعوم على نظامك الأساسي وإصدار البرنامج. في بيئات الموردين - المختلطة - على سبيل المثال، يؤكد محول Cisco الذي يتصل عبر فرعي بالخوادم باستخدام بطاقات NIC الخاصة بـ NVIDIA ConnectX - إمكانية التشغيل التفاعلي من كلا الجانبين. سيسكوالبصريات-إلى-مصفوفة قابلية التشغيل البيني للبصرياتيمكن أن يساعد في التحقق من توافق جهاز الإرسال والاستقبال-إلى-جهاز الإرسال والاستقبال لهذه السيناريوهات.

تكوينات الاختراق المشتركة

Common breakout cable configurations including 40G to 4x10G, 100G to 4x25G, and 400G to 4x100G

40G QSFP+ إلى 4×10G SFP+:تكوين الاختراق الأصلي والأكثر انتشارًا. يُستخدم عادةً لتوصيل منفذ تبديل الوصلة الصاعدة 40G بأربع بطاقات NIC لخادم 10G أو مفاتيح الوصول داخل نفس الحامل. يتوفر كل من إصداري DAC وAOC على نطاق واسع، كما أن معظم محولات الجيل -الحديثة تدعم هذا التعيين.

100 جرام QSFP28 إلى 4 × 25 جرام SFP28:الاختراق الأكثر شيوعًا في إنشاءات مراكز البيانات الأحدث. مراوح عمود فقري أو منفذ ورقي سعة 100 جيجا تصل إلى أربعة مراوح سعة 25 جيجاالخادم-يواجه SFP28اتصالات، مما يوفر 4 أضعاف كثافة المنفذ من واجهة واحدة عالية السرعة-. هذا هو الانتقال إلى-التهيئة لمشروعات تحديث خادم 25G.

400 جرام QSFP - DD إلى 4 × 100 جرام QSFP28:الناشئة في الأقمشة العمودية-إلى-الأوراق حيث تحتاج الوصلات الصاعدة 400 جيجا إلى توزيع عرض النطاق الترددي على المحولات الورقية 100 جيجا. مدعوم على الأنظمة الأساسية مثل سلسلة Cisco Nexus 9300-GX2 مع نماذج أجهزة إرسال واستقبال محددة مثل QDD-4X100G-FR-S.

إذا كنت تستخدم كابلات هيكلية تعتمد على MPO/MTP-بدلاً من تجميعات التوصيل المباشر-، فإندليل كابل الاختراق MPOيغطي اختيار تسخير الألياف بمزيد من التفاصيل، ومقارنة أنواع كابلات MPOيشرح متى يتم استخدام كابلات الجذع مقابل أحزمة الاختراق.

كابل الاختراق مقابل محول QSA

Difference between a QSA adapter and a breakout cable in data center networking

لا يعد QSA (محول QSFP-إلى-SFP) كبلًا فرعيًا. إنه محول ميكانيكي يقوم بتحويل منفذ QSFP واحد إلى منفذ SFP أو SFP+ واحد.وثائق Cisco بشأن CVR-QSFP-SFP10Gيصفه بأنه محول يوفر اتصال 10G أو 1G Ethernet من منفذ QSFP-فقط. الفرق الرئيسي: يوفر لك QSA رابطًا واحدًا منخفض السرعة-من منفذ QSFP، بينما يوفر لك الكابل الفرعي عدة روابط ذات سرعة أقل-.

استخدم QSA عندما تحتاج فقط إلى اتصال واحد منخفض السرعة-من منفذ QSFP - على سبيل المثال، توصيل رابط إدارة 10G واحد. استخدم كابل فرعي عندما تريد زيادة سعة حارة المنفذ إلى الحد الأقصى من خلال خدمة أربع نقاط نهاية (أو أكثر) في وقت واحد.

كابل الاختراق مقابل البصريات المنفصلة وكابلات التصحيح

يعتبر الكبل المنفصل (DAC أو AOC) عبارة عن مجموعة متكاملة - أسهل في النشر وعدد أقل من المكونات التي يمكن إدارتها. البصريات منفصلة معكابلات الجذعوتوفر أحزمة التوصيل مزيدًا من المرونة، خاصة في بيئات الكابلات المنظمة حيث تريد إعادة استخدام مصنع الألياف الموجود أو تبديل أجهزة الإرسال والاستقبال بشكل مستقل. المقايضة-هي مكونات إضافية: كل منهامحول الألياف البصريةويضيف الموصل نقطة فقدان الإدراج وخطوة التنظيف أثناء الصيانة.

بالنسبة لعمليات النشر في الحقول الخضراء ذات مسافات الارتباط القصيرة التي يمكن التنبؤ بها، عادةً ما تكون كابلات الفصل المدمجة (DAC أو AOC) أسرع في التثبيت. للترقيات أو البيئات ذات الحقول البنية الموجودةالبنية التحتية لكابلات MPO/MTP، غالبًا ما يكون أسلوب جهاز الإرسال والاستقبال-بالإضافة إلى-الحزام أكثر منطقية.

الفوائد والقيود

توفر الكابلات الفرعية مزايا حقيقية: استخدام أعلى للمنافذ-عالية السرعة باهظة الثمن، وزيادة كثافة الاتصال لكل وحدة حامل، ومسار ترحيل متزايد أكثر سلاسة. بدلاً من استبدال محول كامل للحصول على المزيد من منافذ 25 جيجا، يمكنك تقسيم منافذ 100 جيجا الموجودة لخدمة أربع نقاط نهاية 25 جيجا لكل منها.

القيود تستحق الفهم أيضًا. يربط التجميع الفرعي روابط متعددة في كابل فعلي واحد - إذا فشل هذا الكابل أو احتاج إلى الاستبدال، فستتعطل جميع الروابط الفرعية الأربعة (أو أكثر)- معًا. يعد الاختراق أيضًا أقل مرونة من منافذ الممرات الفردية- الفردية عندما تحتاج إلى توجيه كل اتصال بشكل مختلف أو مزج السرعات على أساس كل-مسار. ولا يدعم كل منفذ كل تعيين فرعي، لذا فإن خيارات التكوين الخاصة بك مقيدة بقدرات ASIC والبرامج الثابتة الخاصة بالمنصة.

قائمة مراجعة ما قبل-الشراء

قبل طلب كابل فرعي، تأكد من كل مما يلي:

دعم اختراق المنفذ:هل المنفذ المحدد الموجود على المحول أو بطاقة واجهة الشبكة (NIC) المؤكدة-قادرة على تعيين السرعة المستهدفة لديك؟ تحقق من وثائق النظام الأساسي للبائع أو أداة التوافق.
رسم خرائط السرعة:هل يتطابق نمط الاختراق (على سبيل المثال، 4×25G، 4×10G، 4×100G) مع كل من منفذ المصدر والواجهات البعيدة؟
نوع الوسائط ومدى وصولها:هل مسافة الارتباط ضمن نطاق DAC (أقل من 5 أمتار)، أو نطاق AOC (3-100 متر)، أم أنها تتطلب أليافًا مع أجهزة إرسال واستقبال منفصلة؟
نسخة البرنامج:هل يقوم المحول أو بطاقة NIC بتشغيل إصدار برنامج ثابت يدعم تكوين الاختراق الذي تحتاجه؟
التوافق البصري:في حالة استخدام أجهزة الإرسال والاستقبال بالإضافة إلى الألياف، يكون كلا من طراز جهاز الإرسال والاستقبال وسلك التصحيحأو تسخير التحقق من صحة النظام الأساسي الخاص بك؟
إدارة الكابلات:هل يتناسب نوع الكابل (النحاسي مقابل البصري) مع قيود تدفق الهواء وتوجيه الكابلات في الحامل الخاص بك؟

الأسئلة المتداولة

هل يمكن لكل منفذ QSFP استخدام كابل فرعي؟

لا، يتطلب الاختراق دعم المنفذ الموجه في البرامج الثابتة للمحول ASIC أو NIC. تقوم العديد من الأنظمة الأساسية بتقييد الاختراق على أرقام منافذ محددة أو نماذج بطاقة الخط. تحقق دائمًا من إمكانية الفصل بين-المنفذ في وثائق البائع قبل الشراء.

هل يؤدي كابل الاختراق إلى زيادة إجمالي عرض النطاق الترددي؟

لا. يقوم الكبل الفرعي بإعادة توزيع النطاق الترددي الحالي لمنفذ واحد عالي السرعة-عبر عدة روابط ذات سرعة أقل-. لا يزال منفذ 100 جيجا مقسم إلى 4×25 جيجا يوفر 100 جيجا من الإنتاجية الإجمالية - ولا ينشئ سعة إضافية تتجاوز ما يوفره المنفذ الأصلي.

ما الفرق بين 40G-إلى-4×10G والاختراق 100G إلى 4×25G؟

يتبع كلاهما نفس المبدأ المتمثل في تقسيم منفذ واحد متعدد{0}}المسارات إلى أربعة روابط مستقلة، ولكنهما يعملان بأجيال مختلفة من السرعة. يستخدم الاختراق 40G-إلى-4×10G عوامل الشكل QSFP+ وSFP+ مع إشارة NRZ 10G لكل حارة. يستخدم الاختراق من 100 جيجا إلى 4 × 25 جيجا QSFP28 وSFP28 مع إشارة 25 جيجا NRZ لكل حارة. الكابلات متشابهة ماديًا ولكنها مختلفة كهربائيًا وغير قابلة للتبديل.

متى يجب علي استخدام محول QSA بدلاً من كابل الاختراق؟

استخدم QSA عندما تحتاج فقط إلى اتصال واحد منخفض السرعة-من منفذ QSFP. يقوم QSA بتحويل المنفذ لقبول وحدة SFP/SFP+ أو SFP28 واحدة. إذا كنت بحاجة إلى خدمة نقاط نهاية متعددة من منفذ واحد، فإن كابل الاختراق هو الأداة المناسبة.

كيف يمكنني التحقق من توافق المحول وكابل الاختراق الخاص بي؟

ابدأ بمصفوفة توافق بائع المحول الخاص بك. بالنسبة لمنصات Cisco، استخدمالبصريات-إلى-مصفوفة توافق الأجهزةوأدخل طراز المحول الخاص بك ورقم جزء كابل الاختراق أو جهاز الإرسال والاستقبال. بالنسبة لمحولات NVIDIA/Mellanox، راجع ملاحظات إصدار البرنامج الثابت وجداول توافق الكابلات في وثائق NVIDIA. عندما تكون في شك، قم بإجراء الاختبار باستخدام منفذ واحد قبل النشر على نطاق واسع.

ما هو الفرق بين كابل فصل DAC وكابل فصل AOC؟

يستخدم اختراق DAC موصلات Twinax النحاسية وهو الأفضل لمسافات قصيرة جدًا (عادةً أقل من 5 أمتار). يستخدم اختراق AOC مكونات بصرية متكاملة ويدعم مسافات أطول (تصل إلى 100 متر)، مع كابلات أرفع وأخف وزنًا تعمل على تحسين تدفق الهواء. تكاليف DAC أقل؛ تصل AOC إلى أبعد وتتعامل بشكل أفضل في البيئات الكثيفة.

الوجبات الجاهزة النهائية

تعد الكابلات الفرعية إحدى أكثر الطرق فعالية لزيادة كثافة المنافذ وتبسيط عملية توصيل الكابلات في شبكات مركز البيانات - ولكن فقط عندما تدعمها الأجهزة الأساسية والتكوين. ابدأ بتأكيد إمكانية الاختراق على طراز المحول والمنفذ المحددين لديك. ثم قم بمطابقة تعيين السرعة مع احتياجات النشر الخاصة بك، واختر بين النحاسي والبصري بناءً على ظروف الوصول والحامل، وتحقق من التوافق الكامل قبل الطلب.

إذا كنت تخطط لنشر ألياف تعتمد على MPO/MTP-وتتضمن أحزمة فرعية، فاستكشف لدينامنتجات كابلات الاختراق MPO/MTPأواتصل بفريقناللحصول على إرشادات التكوين المخصصة لتصميم شبكتك.