ブレークアウト ケーブルの説明: 種類、選び方、一般的な構成

ブレークアウト ケーブルを使用すると、1 つの高速マルチレーン スイッチ ポートを複数の低速接続に分割できます。-データセンター スイッチ、トップオブラック インフラストラクチャ、またはサーバー NIC を管理する場合、ブレークアウト ケーブルは、ハードウェアを追加せずにポート密度を高める最も実用的な方法の 1 つです。たとえば、プラットフォームがブレークアウト モードをサポートしている場合、単一の 100G QSFP28 ポートは、1 つのブレークアウト アセンブリ - を介して 4 つの 25G サーバー リンクにサービスを提供できます。

しかし、ブレークアウトケーブルは単なる「分岐するケーブル」ではありません。リンクが実際に起動するかどうかは、チャネライズド ポートのサポート、レーン マッピング、プラットフォーム ソフトウェア、および光学系の互換性によって決まります。コネクタの形状だけでは、ブレークアウトが機能することは保証されません。このガイドでは、利用可能なブレークアウト ケーブルの種類、ケーブルの選択方法、購入者が最も頻繁に問題に遭遇する場所について説明します。

ブレークアウトケーブルとは何ですか?

ブレークアウト ケーブルは 1 つのマルチレーン ポート - - に接続します。通常は QSFP+、QSFP28、QSFP56、またはQSFP-DD- は、通常は SFP+ または SFP28 フォーム ファクタの複数の低速ポート-に接続されます。ケーブル自体は、高速側から個別の低速側のエンドポイントまで個別の電気または光レーンを伝送します。-

ケーブルの背後にあるブレークアウト モードは、単一の高速インターフェースを独立したサブインターフェースに分割するスイッチまたは NIC 上の構成ロジックです。{0}{1}}によるとCisco の APIC レイヤ 2 構成ガイド、ブレークアウトを使用すると、40G ポートを 4 つの独立した 10G ポートに、100G ポートを 4 つの 25G ポートに、または 400G ポートを 4 つの 100G ポートに分割できます。各サブ-ポートは、独立したトラフィック転送を備えた独自の論理インターフェースとして動作します。

ブレークアウト ケーブルの種類

DAC ブレークアウト ケーブル (ダイレクト アタッチ銅線)

DAC ブレークアウト ケーブルは、両端にコネクタが組み込まれたパッシブまたはアクティブの銅線 Twinax アセンブリです。 DAC は最も低コストのブレイクアウト オプションであり、通常は単一ラック内または隣接するラック間の非常に短いリンクに適しています-。パッシブ銅ブレークアウト DAC は通常、0.5 m から約 5 m の長さで入手できます。それを超えると、信号の減衰が懸念されるため、アクティブ銅線バージョンは、データ レートに応じておよそ 7 ～ 10 m まで到達します。

ソース ポートと宛先ポートが同じラック内または隣のラック内にあり、コストが主な関心事であり、ケーブルの大きさやエアフローの制限を心配する必要がない場合は、DAC を選択してください。たとえば、100G QSFP28 トップオブラック スイッチを同じキャビネット内の 4 つの 25G SFP28 サーバー NIC に接続することは、教科書的な DAC ブレークアウト シナリオです。

AOC ブレークアウト ケーブル (アクティブ オプティカル ケーブル)

AOC ブレークアウト ケーブルは、両端にトランシーバーが統合された光アセンブリです。 AOC は銅製 DAC よりも薄くて軽いため、高密度のラック環境でのエアフローに役立ちます。によるとNVIDIA の LinkX AOC 製品ページ, AOC は、DAC ケーブルと同じスプリッター構成をサポートしますが、到達距離が長く (最大 30 ～ 100 m)、柔軟性が高く、エアフロー特性が優れています。

列をまたがるラック間または列間でリンクが配線されている場合、高密度のケーブル配線トレイでケーブルの重量と曲げ半径が重要な場合、またはチームが個別のアセンブリを必要としない統合アセンブリを必要とする場合は、AOC を選択してください。光ファイバーコネクタ掃除と検査をすること。

トランシーバーとファイバーハーネスによるブレークアウト

3 番目のアプローチでは、ブレークアウト対応トランシーバー（SR4、PSM4、DR4 モジュールなど）を組み合わせて使用​​します。{0}MPO/MTP ブレイクアウト ファイバー ハーネス。これらのハーネスは、単一の MPO-12 または MPO-16 コネクタから複数の二重にファンアウトします。LCまたはSCコネクタ。のCisco ブレークアウト ホワイト ペーパーQSFP-40G- SR4 や QSFP-100G-SR4-S などのトランシーバーがマルチモードとマルチモードの両方でブレークアウトに MPO-12 コネクタを使用する方法について詳しく説明します。シングルモード ファイバー-アプリケーション。

このオプションは最も柔軟性が高く、- トランシーバーとファイバーの長さを個別に組み合わせることができます - が、さらに多くのコンポーネントが追加されます。すべてのコネクタ インターフェイスが潜在的な可能性をもたらします挿入損失それぞれのトランシーバーとハーネスのペアリングには独自の互換性チェックが必要です。{0}{1}

DAC、AOC、トランシーバー + ハーネス、QSA: 簡単な比較

適切なブレークアウト ケーブルを選択するには?

ステップ 1: ポートがブレークアウトをサポートしていることを確認する

ここでほとんどの購入ミスが起こります。すべての QSFP または QSFP-DD ポートがブレークアウト モードで動作できるわけではありません。サポートは、スイッチ ASIC、ラインカード モデル、およびソフトウェア リリースによって異なります。たとえば、Cisco Nexus プラットフォームでは、次のコマンドを使用してポートごとのブレークアウト機能を確認できます。インターフェイス イーサネット [スロット/ポート] 機能を表示します出力内で「ブレークアウト可能: はい」を探します。ポートがブレークアウトをサポートしていない場合、どのケーブルを接続してもリンクは起動しません。

購入する前に、ベンダーのプラットフォームのドキュメントを確認してください。シスコが提供するのは、光学系-と-デバイスの互換性マトリックス製品ライン全体にわたるトランシーバーとブレークアウトのサポートを検証するため。 NVIDIA は、ケーブル互換性に関するガイダンスを次のリンクで公開しています。ケーブル管理のガイドラインと FAQ.

ステップ 2: レーン数と速度マッピングを確認する

ヘッドライン ポート速度だけでなく、必要な正確なブレークアウト マッピングを確認してください -。一般的なマッピングには、40G から 4×10G (QSFP+ から 4×SFP+)、100G から 4×25G (QSFP28 から 4×SFP28)、200G から 4×50G、および 400G から 4×100G (QSFP-DD から 4×QSFP28) が含まれます。一部の新しい 400G モジュールは、トランシーバーの設計に応じて、8×50G または 2×200G 分割もサポートします。

より高速な世代では、エンコーディングも重要になります。 4×25G NRZ シグナリングを使用する 100G リンクは、4×50G PAM4 レーンを使用する 200G リンクとは動作が異なります。ブレークアウト マッピングがリンクの両端 -、スイッチ ポート設定およびリモート デバイスのインターフェイス速度と一致していることを確認してください。

ステップ 3: メディア タイプ、コネクタ、リーチを一致させる

速度マッピングがわかったら、銅線または光のどちらが必要かを決定します。ラック内の 3 ～ 5 m 未満のリンクの場合、通常、DAC が最も単純で安価な解決策になります。 3 m ～ 100 m のリンクの場合、AOC またはマルチモードファイバーSR トランシーバーを使用すると、その距離をカバーできます。 100 メートルを超える場合は、シングルモード光学系と、適切な用途に合わせて設計されたファイバー ハーネスが必要になります。-MPO/MTPコネクタ極性とファイバー数。

ステップ 4: エアフロー、電力、ケーブル管理を考慮する

-高密度導入では、ラックあたり - 40+ 台のサーバー、スイッチあたりの複数のブレークアウト ケーブル - ケーブルのバルクが運用上の問題になります。銅製 DAC バンドルは剛性が高く、ケーブル トレイ内でより多くのスペースを占めます。 AOC とファイバー ハーネスは大幅に薄く、軽量になっているため、密閉されたキャビネット内の前面から背面への空気の流れを維持できます。{6}施設が高温になっている場合、またはラックが容量に近づいている場合は、コストと到達距離に加えて、ケーブルの重量と直径も決定の考慮に入れる必要があります。

ステップ 5: 注文前に互換性を検証する

ポートのサポートと速度マッピングを確認した後でも、最終的な互換性チェックを実行してください。特定のケーブル部品番号またはトランシーバー モデルが、使用しているプラ​​ットフォームおよびソフトウェア バージョンでサポートされているものとしてリストされていることを確認します。たとえば、-ベンダーが混在する環境 - では、Cisco スイッチがブレークアウト経由で NVIDIA ConnectX NIC を備えたサーバーに接続している - と、両側から相互運用性が確認されます。シスコ光学-から-への相互運用性マトリックスこれらのシナリオにおけるトランシーバー間の互換性を確認するのに役立ちます。{0}{1}

一般的なブレークアウト構成

40G QSFP+ から 4×10G SFP+:オリジナルで最も広く導入されているブレークアウト構成。通常、40G アップリンク スイッチ ポートを 4 つの 10G サーバー NIC または同じラック内のアクセス スイッチに接続するために使用されます。 DAC バージョンと AOC バージョンは両方とも広く入手可能であり、最新世代のスイッチのほとんどがこのマッピングをサポートしています。{4}}

100G QSFP28 ～ 4×25G SFP28:新しいデータセンターの構築で最も一般的なブレイクアウト。 1 つの 100G スパインまたはリーフ ポートが 4 つの 25G にファンアウトされます。サーバー-は SFP28 に面しています1 つの高速インターフェースから 4 倍のポート密度を提供します。-これは、25G サーバー リフレッシュ プロジェクトの主要な構成です。-

400G QSFP-DD から 4×100G QSFP28:400G アップリンクが 100G リーフ スイッチに帯域幅を分配する必要があるスパイン{0}}から-リーフ ファブリックに登場しています。 QDD-4X100G-FR-S などの特定のトランシーバー モデルを備えた Cisco Nexus 9300-GX2 シリーズなどのプラットフォームでサポートされています。

直接接続アセンブリではなく、MPO/MTP-ベースの構造化ケーブル配線を使用している場合は、{1}MPO ブレークアウト ケーブル ガイドファイバー ハーネスの選択について詳しく説明します。MPO ケーブルの種類の比較トランク ケーブルとブレークアウト ハーネスをいつ使用するかを説明します。

ブレークアウト ケーブルと QSA アダプターの比較

QSA (QSFP-to-SFP アダプター) はブレークアウト ケーブルではありません。これは、単一の QSFP ポートを単一の SFP または SFP+ ポートに変換する機械アダプターです。CVR-QSFP-SFP10G に関する Cisco のドキュメントこれは、QSFP- 専用ポートから 10G または 1G イーサネット接続を提供するアダプターとして説明されています。主な違い: QSA では QSFP ポートから 1 つの低速リンクが提供されますが、ブレークアウト ケーブルでは複数の低速リンクが提供されます。-

たとえば、1 つの 10G 管理リンクに接続するなど、QSFP ポート - からの低速接続が 1 つだけ必要な場合は、QSA を使用します。{0} 4 つ (またはそれ以上) のエンドポイントに同時にサービスを提供してポートのレーン容量を最大化する場合は、ブレークアウト ケーブルを使用します。

ブレークアウト ケーブル vs 個別の光学およびパッチ ケーブル接続

ブレークアウト ケーブル (DAC または AOC) は統合アセンブリです。- 導入が簡単で、管理するコンポーネントが少なくなります。光学系を分離トランクケーブルブレークアウト ハーネスは、特に既存のファイバー プラントを再利用したり、トランシーバーを個別に交換したりする構造化されたケーブル環境において、より高い柔軟性を提供します。トレードオフは追加のコンポーネントです:-光ファイバーアダプターコネクタにより、挿入損失ポイントとメンテナンス時のクリーニング手順が追加されます。

リンク距離が短く、予測可能なグリーンフィールド展開の場合、通常、統合されたブレークアウト ケーブル (DAC または AOC) を使用すると、より早く設置できます。ブラウンフィールド アップグレードまたは既存の環境の場合MPO/MTP ケーブル配線インフラストラクチャ多くの場合、トランシーバー-と-ハーネスを組み合わせたアプローチがより合理的です。

利点と制限事項

ブレークアウト ケーブルには、高価な高速ポートの使用率の向上、ラック ユニットあたりの接続密度の増加、よりスムーズな増分移行パスなど、真の利点があります。{0}スイッチ全体を交換して 25G ポートを増やす代わりに、既存の 100G ポートを分割して、それぞれ 4 つの 25G エンドポイントにサービスを提供できます。

制限についても理解する価値があります。ブレークアウト アセンブリは、複数のリンクを 1 つの物理ケーブルに結び付けます。-そのケーブルに障害が発生したり、交換が必要になったりすると、4 つ（またはそれ以上）のサブ-リンクがすべて一緒にダウンします。また、各接続を異なる方法でルーティングしたり、レーンごとに速度を混在させたりする必要がある場合、ブレークアウトは個々の単一レーン ポートよりも柔軟性が低くなります。-また、すべてのポートがすべてのブレークアウト マッピングをサポートしているわけではないため、構成オプションはプラットフォームの ASIC およびファームウェアの機能によって制限されます。

-購入前チェックリスト

ブレークアウト ケーブルを注文する前に、次のことをそれぞれ確認してください。

• ポートブレークアウトのサポート:スイッチ上の特定のポートまたは NIC はブレークアウトを確認していますか?{0}}目標速度マッピングに対応できますか?ベンダーのプラットフォームのドキュメントまたは互換性ツールを確認してください。
• 速度マッピング:ブレークアウト パターン (例: 4×25G、4×10G、4×100G) は送信元ポートとリモート インターフェイスの両方に一致しますか?
• メディアの種類とリーチ:リンク距離は DAC 範囲 (5 m 未満)、AOC 範囲 (3 ～ 100 m) 内ですか? それとも個別のトランシーバーを備えたファイバーが必要ですか?
• ソフトウェアバージョン:スイッチまたは NIC は、必要なブレークアウト構成をサポートするファームウェア リリースを実行していますか?
• 光学系の互換性:トランシーバーとファイバーを使用している場合、トランシーバー モデルとパッチコードまたは、プラットフォームでハーネスが検証されていますか?
• ケーブル管理:ケーブルの種類 (銅線または光ケーブル) はラックのエアフローとケーブル配線の制約内に適合しますか?

よくある質問

すべての QSFP ポートでブレークアウト ケーブルを使用できますか?

いいえ。ブレークアウトには、スイッチ ASIC または NIC ファームウェアでのチャネライズド ポートのサポートが必要です。多くのプラットフォームでは、ブレークアウトを特定のポート番号またはラインカード モデルに制限しています。購入前に必ずベンダーのドキュメントでポートごとのブレークアウト機能を確認してください。-

ブレークアウト ケーブルを使用すると総帯域幅が増加しますか?

いいえ。ブレークアウト ケーブルは、1 つの高速ポートの既存の帯域幅を複数の低速リンクに再分配します。- 4×25G に分割された 100G ポートは、依然として 100G の総スループットを提供します -。元のポートが提供する容量を超える追加の容量は作成されません。

40G-～-4×10G と 100G～4×25G のブレイクアウトの違いは何ですか?

どちらも 1 つのマルチレーン ポートを 4 つの独立したリンクに分割するという同じ原理に従いますが、異なる速度世代で動作します。{0} 40G-～-4×10G ブレークアウトでは、レーンごとに 10G NRZ シグナリングを備えた QSFP+ および SFP+ フォーム ファクターを使用します。 100G から 4×25G へのブレークアウトは、レーンごとに 25G NRZ シグナリングを備えた QSFP28 および SFP28 を使用します。これらのケーブルは物理的には似ていますが、電気的には異なり、互換性はありません。

ブレークアウト ケーブルの代わりに QSA アダプターを使用する必要があるのはどのような場合ですか?

QSFP ポートからの低速接続が 1 つだけ必要な場合は、QSA を使用します。{0} QSA は、単一の SFP/SFP+ または SFP28 モジュールを受け入れるようにポートを変換します。 1 つのポートから複数のエンドポイントにサービスを提供する必要がある場合、ブレークアウト ケーブルが適切なツールです。

スイッチとブレークアウト ケーブルに互換性があるかどうかを確認するにはどうすればよいですか?

スイッチ ベンダーの互換性マトリックスから始めます。 Cisco プラットフォームの場合は、光学系-と-デバイスの互換性マトリックススイッチのモデルとブレークアウト ケーブルまたはトランシーバーの部品番号を入力します。 NVIDIA/Mellanox スイッチについては、ファームウェアのリリース ノートと NVIDIA のドキュメントのケーブル互換性表を参照してください。疑わしい場合は、大規模に展開する前に単一ポートでテストしてください。

DAC ブレークアウト ケーブルと AOC ブレークアウト ケーブルの違いは何ですか?

DAC ブレークアウトは銅の Twinax 導体を使用し、非常に短い距離 (通常は 5 m 未満) に最適です。 AOC ブレークアウトは統合された光学コンポーネントを使用し、エアフローを改善するより薄くて軽いケーブルで長距離 (最大 100 m) をサポートします。 DAC のコストは安くなります。 AOC はさらに遠くまで到達し、密集した環境でもより適切に処理します。

最終的なポイント

ブレークアウト ケーブルは、ポート密度を最大化し、データセンター ネットワーク - のケーブル配線を簡素化する最も効率的な方法の 1 つですが、これは基盤となるハードウェアと構成がブレークアウト ケーブルをサポートしている場合に限られます。まず、特定のスイッチ モデルとポートのブレークアウト機能を確認します。次に、速度マッピングを導入ニーズに合わせ、到達距離とラックの条件に基づいて銅線と光のどちらかを選択し、注文前に完全な互換性を検証します。

ブレークアウト ハーネスを含む MPO/MTP{0} ベースのファイバー導入を計画している場合は、弊社のMPO/MTP ブレークアウト ケーブル製品または私たちのチームに連絡してくださいネットワーク設計に合わせた構成ガイダンスを参照してください。