صُممت كابلات شبكة 40G بشكل أساسي لبيئات مراكز البيانات. ورغم أنها تُعتبر تقنية من الجيل السابق، إلا أنها لا تزال تُستخدم على نطاق واسع في العديد من مراكز البيانات القائمة. يُعد معيار واجهة 40G السائد حاليًا هو QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus)، ويعتمد أسلوب الكابلات المُعتمد عادةً على مسافة الإرسال المطلوبة والميزانية المتاحة. وقد حددت شركة Yingda أربعة مخططات كابلات متميزة تقريبًا، وفيما يلي تفاصيلها:
وصلات المسافات القصيرة (داخل الرف / الرفوف المتجاورة، أقل من 50 مترًا)
تُستخدم هذه الحلول عادةً للتوصيلات داخل رفوف مراكز البيانات أو بين الخزائن المتجاورة (كابلات ToR)؛ فهي الأقل تكلفة وسهلة التركيب. يتوفر خياران بشكل عام: كابلات الألياف الضوئية النشطة (AOCs) المزودة بوحدات بصرية مدمجة، وكابلات DAC النحاسية بسرعة 40 جيجابت/ثانية (DACs) المزودة بوحدات مدمجة.
كابل QSFP+ DAC بسرعة 40 جيجابت (كابل نحاسي عالي السرعة) :
كابل نحاسي مزود بوحدات QSFP+ مدمجة في كلا الطرفين. يتميز بسعر منخفض للغاية، واستهلاك منخفض للطاقة، ويوفر أفضل فعالية من حيث التكلفة. وهو مثالي لتوصيل المحولات بالخوادم أو أجهزة التخزين (ToR). مع ذلك، فإن مسافة نقله محدودة للغاية، تتراوح عادةً بين متر واحد وسبعة أمتار، كما أن الكابلات نفسها تميل إلى أن تكون سميكة وصلبة نسبيًا.
كابل ألياف ضوئية نشط من نوع QSFP+ AOC :
كابل QSFP MPO مزود بوحدات QSFP+ مدمجة في كلا الطرفين؛ إنه أخف وزنًا وأقل سمكًا من كابل DAC، ويوفر مقاومة قوية للتداخل الكهرومغناطيسي، ويدعم مسافات نقل أطول (تصل إلى 50 مترًا)، مما يجعله مناسبًا للوصلات بين الرفوف.
الاتصالات متوسطة إلى طويلة المدى (داخل مراكز البيانات أو بين المباني: من 100 متر إلى 40 كيلومترًا)
عندما تتجاوز المسافة 50 متراً، يُعد استخدام وحدات QSFP+ المنفصلة بسرعة 40 جيجابت/ثانية مع كابلات الألياف الضوئية للتوصيل ممارسة شائعة. هذه هي الطريقة الأكثر اعتماداً لشبكات 40 جيجابت/ثانية.
حل متعدد الأنماط: وحدة بصرية 40GBASE-SR4 + كابل توصيل ألياف ضوئية MPO/MTP
يستخدم هذا الحل كابلًا متعدد الأوضاع بثمانية ألياف (يتضمن أربع قنوات إرسال وأربع قنوات استقبال)، حيث تنقل كل قناة إشارة NRZ بسرعة 10 جيجابت في الثانية. يوفر هذا الحل طريقة فعالة من حيث التكلفة، ويدعم تكوينات "التفرع"، حيث يقسم وصلة 40 جيجابت في الثانية إلى أربعة اتصالات منفصلة بأربعة منافذ SFP+ بسرعة 10 جيجابت في الثانية. يُعد حل QSFP 40G SR4 MPO هذا مناسبًا تمامًا للاتصالات قصيرة المدى (من 100 إلى 150 مترًا) بين خزائن المعدات.
- وحدة نمطية: جهاز إرسال واستقبال 40G QSFP+ SR4.
- سلك توصيل من الألياف الضوئية: يستخدم 8 ألياف أو 12 ليفًا كابلات MPO/MTP (Base-8) الرئيسية (للاتصالات المباشرة من 40 جيجابت إلى 40 جيجابت) أو كابلات توصيل MTP (للاتصالات المتفرعة من 40 جيجا إلى 10 جيجا).
- نوع الألياف: ألياف متعددة الأنماط (OM3/OM4).
- مسافة الإرسال: يدعم OM3 الإرسال حتى 100 متر؛ ويدعم OM4 الإرسال حتى 150 متر.
حل أحادي النمط: وحدات بصرية 40GBASE-LR4/PSM4/ER4 + كابلات توصيل ألياف ضوئية أحادية النمط مزدوجة LC
يستخدم هذا الحل للكابلات تقنية CWDM (تقنية تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي الخشن) لدمج أربع إشارات بسرعة 10 جيجابت في الثانية في قناة واحدة، ونقلها عبر زوج من الألياف الضوئية (عبر واجهة LC مزدوجة). يساهم هذا الأسلوب بشكل كبير في ترشيد استهلاك الألياف الضوئية، ويُغني عن استخدام كابلات التوصيل MPO. يُعد هذا الحل مثاليًا للاتصالات بعيدة المدى التي تمتد عبر المباني أو داخل الحرم الجامعي، حيث يدعم مسافات نقل تتراوح بين 10 و40 كيلومترًا.
- الوحدات: 40G QSFP + LR4 (10 كم) أو أجهزة الإرسال والاستقبال ER4 (40 كم).
- كابلات توصيل الألياف الضوئية: كابلات توصيل أحادية الوضع مزدوجة LC (OS2، أصفر).
- نوع الألياف: ألياف أحادية الوضع OS2.
- مسافة الإرسال: يدعم LR4 مسافة 10 كم؛ ويدعم ER4 مسافة 40 كم.
حلول الكابلات الهيكلية MPO (موصى بها)
في بيئات مراكز البيانات المعقدة، يوصى باعتماد الكابلات المنظمة لتسهيل الإدارة وضمان مسار ترقية سلس إلى 100 جيجا و400 جيجا في المستقبل.
الحل أ (الربط المباشر)
يستخدم هذا الحل كابلات MPO/MTP رئيسية بثمانية أو اثني عشر ليفًا لتوصيل لوحات محولات MPO على لوحات التوصيل بوحدات QSFP+ بسرعة 40 جيجابت. ولأن اتصالات 40 جيجابت (SR4) تستخدم فعليًا ثمانية ألياف فقط، فإن اعتماد نظام كابلات MTP/MPO ذي الثمانية ألياف يحقق استخدامًا كاملًا للألياف، مع تسهيل الترقيات المستقبلية إلى 100 جيجابت. هذه الطريقة سهلة وبسيطة، وتتيح تركيبًا سريعًا.
الخيار ب (اتصال منفصل)
يتم تحويل منفذ 40G QSFP+ إلى أربعة واجهات 10G LC مزدوجة عبر كابل MTP إلى LC أو كاسيت MTP إلى LC ، مما يجعله مناسبًا للاتصال بخوادم 10 جيجابت.
تقسيم المنافذ (40G إلى 10G) : باستخدام كابل تفرع من 1 إلى 4 QSFP+ إلى 4xSFP+، يمكن تقسيم منفذ 40G واحد إلى أربعة منافذ 10G للاتصال بالأجهزة القديمة.
مقارنة حلول كابلات 40G
| الحلول | نوع واجهة | نوع الكابل | أقصى مسافة | الميزة الأساسية |
| SR4 | مبو-12 | متعدد الأوضاع (OM4) | 150m | الدعم من 1 إلى 4 (الاختراق) |
| بيدى | LC | متعدد الأوضاع (OM4) | 150m | إعادة استخدام أسلاك التوصيل القديمة من نوع LC 10G |
| LR4 | LC | الوضع الفردي (OS2) | 10km | الخيار المفضل لتطبيقات الوضع الأحادي لمسافات طويلة |
| DAC | مدمج مع وحدة QSFP+ | الكابلات النحاسية | 7m | أقل تكلفة: توصيل مباشر داخل الخزانة |
| AOC | مدمج مع وحدة QSFP+ | كابل الألياف البصرية | 7-50m | تكلفة أقل: اتصال بين الرفوف |
النقاط الرئيسية:
- تحويل من 40 جيجا إلى 10 جيجايدعم وضع SR4 فقط تكوين تقسيم من 1 إلى 4، والذي يتم تحقيقه باستخدام كابل تفرع الألياف الضوئية MPO إلى 4xLC
- نوع التلميع: تستخدم وحدات QSFP 40G SR4 MPO عادةً تقنية التلميع UPC (سطح مستوٍ)، وتتميز بموصلات سوداء أو بيج. يختلف هذا عن وحدات 100G/400G أحادية الوضع MPO، التي تتطلب حصراً تقنية التلميع APC (سطح مائل)، وتتميز بموصلات خضراء. من الضروري تجنب خلط هذين النوعين.
- إعطاء الأولوية لـ 8 ألياف MPO: أجهزة الإرسال والاستقبال 40G SR4 يستخدم المعيار 8 ألياف فقط (4 للإرسال و4 للاستقبال)؛ لذلك، يوفر نظام MTP/MPO المكون من 8 ألياف كفاءة أكبر في استخدام موارد الألياف.
- تنظيف موصلات MPOيجب الحفاظ على نظافة نقاط توصيل الألياف الضوئية لمنع تلوثها بالغبار من التسبب في انقطاعات الشبكة. نحن نقدم خدمات متخصصة. قلم تنظيف MPO ذو 8 ألياف و منظف MTP ذو 16 ليفًا.
خاتمة
تشمل طرق التوصيل الأساسية لكابلات 40G التوصيلات المباشرة عبر كابلات MPO الرئيسية والكابلات الهجينة التي تستخدم وحدات MPO إلى LC ؛ وتُسهّل هذه الأساليب تحقيق كثافة عالية وقابلية توسع مرنة. كما يُساعد اعتماد الكابلات المنظمة على تخفيف ازدحام الكابلات في البيئات عالية الكثافة مع تحسين تبديد الحرارة.
- للاتصالات داخل خزانة مركز البيانات، كابل DAC 40G هي الخيار المفضل؛
- بالنسبة للإرسال لمسافات قصيرة عبر الخزائن أو داخل غرفة الخوادم، يوصى باستخدام ألياف OM4 MPO متعددة الأوضاع؛
- لنقل البيانات لمسافات طويلة عبر المباني، يتم استخدام ألياف أحادية الوضع مقترنة بـ وحدة واجهة LC QSFP+ إلزامي.
