راهنمای کوچ به شبکه‌های ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت (بخش پایانی)

این مطلب یکی از مجموعه مقالات پرونده ویژه «راهنمای مهاجرت به شبکه‌های ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت» است. برای دانلود کل پرونده ویژه می‌توانید اینجا کلیک کنید. 

ماژول‌ها
حال که با انواع کابل‌ها و کانکتورها آشنا شدیم، نوبت به بررسی جزو بعدی اتصال، یعنی ماژول رسیده است. ماژول‌ها تجهیزات الکتریکی‌ای هستند که کانکتورها به آن‌ها متصل می‌شوند. اغلب این ماژول‌ها - چنانکه از نام آن‌ها مشخص است- ماژولار هستند؛ یعنی قابلیت اضافه، حذف یا تعویض را دارند. اما در برخی از تجهیزات نیز به صورت ثابت هستند و قابلیت تعویض ندارند. حال به بررسی برخی از مهم‌ترین ماژول‌ها می‌پردازیم.

GBIC
اولین نسل ماژول‌های فیبر نوری بود که در سال‌های 2000 استفاده می‌شد.Gigabit Interface Convertor هم از فیبرهای نوری و هم از زوج سیم پشتیبانی می‌کرد. این ماژول اندازه بسیار بزرگی داشت و به دلیل اندازه بزرگش، با ماژول‌های SFP جایگزین شد. برخی SFP را با نام Mini-GBIC می‌شناسند.

SFP
Small Form-factor Pluggable از ماژول‌های پراستفاده در شبکه است. به این نوع ماژول‌ها به دلیل اندازه کوچکشان، بسیار توجه شده است. هیچ استانداردی برای این نوع ماژول‌ها وجود ندارد و از نوع MSA هستند. به دلیل اینکه Hot Plug هستند و راحت به تجهیزات دارای مادربرد متصل می‌شوند، برای استفاده در تجهیزاتی مانند مسیریاب، سوییچ و امثال آن بسیار مناسب هستند. این نوع ماژول‌ها بر اساس مسافت و نوع فیبر(Single-mode  یا  Multi-mode) تنوع زیادی دارند. SX، LX، EX و ZX از جمله سری‌های مختلف این ماژول‌های هستند. اما ماژول‌های مورد بحث ما SFP+، SFP28 و QSFP هستند.
نسخه اولیه سری +SFP در سال 2006 منتشر شد، اما با گذشت زمان مشخصات فنی آن بهبود یافت. این سری از ماژول‌ها دستیابی به سرعت 16 گیگابیت روی فیبر را ممکن می‌سازد. گرچه در مشخصات فنی‌ای که از این ماژول منتشر شده است، برای فیبر نوری سرعت هشت گیگابیت در ثانیه ذکر شده است، امکان دسترسی به 16 گیگابیت نیز موجود است. علت آن نیز وجود نحوه کدبندی بهبودیافته 64b/66b است که در نهایت 14.025 گیگابیت بر ثانیه دیتای اصلی (Payload) دریافت می‌شود. با استفاده از مبدل می‌توان یک فیبر نوری با 40 گیگابیت در ثانیه را بین چندین ماژول +SFP تقسیم کرد. استفاده از این روش، به دلیل وجود سری‌های جدید همچون QSFP و +QSFP پیشنهاد نمی‌شود.

مطلب پیشنهادی

آشنایی با فناوری، کانکتورها، سوییچ‌ها و تجهیزات سخت‌افزاری دیگر

راهنمای کوچ به شبکه‌های ۴۰ و ۱۰۰ گیگابیت (بخش دوم)

SFP28 مناسب برای سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه با چهار فیبر 25 گیگابیت بر ثانیه است. عدد 28 به معنی سرعت 28 گیگابیت بر ثانیه این ماژول است که با کسر میزان داده مورد نیاز برای تصحیح خطا و مانند آن، سرعت 25 گیگابیت بر ثانیه قابل دستیابی است. با استفاده از این ماژول‌ها، می‌توان یک فیبر نوری 100 گیگابیت بر ثانیه را بین چهار سوییچ ToR که هرکدام از سرعت 25 گیگابیت بر ثانیه پشتیبانی می‌کنند، تقسیم کرد. برای استفاده در مسافت‌های کوتاه (تا 100 متر) از طول موج 850 نانومتر و فیبرهای Multi-mode و برای مسافت‌های طولانی (پنج تا 20 کیلومتر) از طول موج 1310 نانومتر و فیبرهای Single-mode استفاده می‌شود.
Quad Small Form-Factor Pluggable یا به اختصار QSFP، نسل دیگری از ماژول‌هایی با اندازه کوچک است. عملکرد آن چهار برابر یک ماژول SFP معمولی است؛ به این معنا که با این ماژول به سرعتی چهار برابر SFP دست خواهید یافت. ماژول‌های مدنظر ما، +QSFP و QSFP28 هستند. از +QSFP برای دستیابی به اترنت 40 گیگابیت بر ثانیه (چهار لاین 10 گیگابیتی) و از QSFP28 برای دستیابی به سرعت 100 گیگابیت بر ثانیه (چهار لاین 28 گیگابیتی) استفاده می‌شود. از نظر قدمت، QSFP28 جوان‌ترین سری این نوع ماژول‌ها هستند.
استفاده از تجهیزات و فیبرهای نوری، نیازمند دقت بسیار است. برای مثال، اگرچه نوع ماژول SFP یا QSFP است، اما سری‌های مختلفی از آن در بازار وجود دارد. ممکن است هرکدام از ماژول‌ها فقط از نوع خاصی کابل یا فیبر پشتیبانی کنند. همین تنوع باعث شده است دو ماژول با مدل و سری یکسان، اندازه‌های متفاوتی داشته باشند. سیسکو و میکروتیک هرکدام بر اساس استانداردهای خود، اقدام به ساخت ماژول می‌کنند. علاوه بر ماژول، ممکن است به تجهیزات میانی برای تقسیم، تجمیع و حتی تبدیل در یک نقطه شبکه نیاز باشد. برای مثال، ممکن است برای تبدیل فیبر MPO به LC به کاست نیاز داشته باشید. اگر نیاز به فضای بیشتری در رک دارید، راهکارهایی برای آن وجود دارد. برخی از ماژول‌ها، به همراه کابل و تبدیل به صورت یک‌جا و به‌هم‌متصل به فروش می‌رسند. به شکل 10 دقت کنید؛ در این شکل یک ماژول QSFP با سرعت 40 گیگابیت بر ثانیه به چهار ماژول SFP با سرعت 10 گیگابیت بر ثانیه تبدیل شده است.

شکل 10: ماژول QSFP و SFP به صورت DAC

در اصطلاح به این نوع اتصالات، Direct Attached Cable یا DAC گفته می‌شود. این نوع کابل‌ها عملکرد قابل قبولی دارند، اما ضعف آ‌ن‌ها در انعطاف نداشتنشان است. مثلاً با خراب شدن یک ماژول، باید تمام ماژول‌ها و کابل‌ها تغییر کنند یا با جابه‌جایی فیزیکی یکی از سوییچ‌ها، ممکن است طول کابل فعلی کافی نباشد و نیاز به خریداری کابل جدید باشد.

CFP
نوع بعدی ماژول‌ها، با هدف شبکه‌های 100 گیگابیتی طراحی شده است، اما از برخی شبکه‌های 40 گیگابیت که نوع سیگنال مشابه‌ای دارند نیز پشتیبانی می‌کند. C در لاتین به معنی 100 است؛ بدین ترتیب به‌راحتی می‌توان دریافت که C Form-factor Pluggable معرف ماژول‌های 100 گیگابیتی است. این نوع ماژول نیز از نوع MSA است. از نظر قدمت، این ماژول‌ها در سال 2009 و بعد از ماژول‌های SFP معرفی شدند. در آن زمان برای دستیابی به سرعت 100 گیگابیتی باید از 10 لاین با سرعت 10 گیگابیت استفاده می‌شد و این ماژول نیز برای پشتیبانی از همین ویژگی طراحی شد. اما بعد از استاندارد 25 گیگابیت بر ثانیه، نسل‌های بعدی این ماژول از چهار لاین 25 گیگابیت نیز پشتیبانی می‌کنند. 
100GBase-SR10، 100GBase-LR10، 100GBase-LR4، 100GBase-ER10 و 100GBase-ER4 از نمونه کابل‌هایی هستند که امروزه برای این ماژول‌ها استفاده می‌شوند.
از عمده مشکلات این ماژول، ابعاد بزرگ CFP بود. در صورتی که قصد پیاده‌سازی تعداد زیادی از آن‌ها را داشتید، با مشکلات زیادی مواجه می‌شدید. به همین دلیل CFP تکامل یافت. CFP 82 میلی‌متر پهنا داشت و کمتر از 24 وات انرژی مصرف می‌کرد. اندازه CFP2 نصف CFP شد. پهنای آن به 41.5  کاهش یافت و کمتر از 12 وات انرژی مصرف می‌کرد. CFP4 از همه سری‌های قبلی کوچک‌تر شد و پهنای آن به 21.5 میلی‌متر کاهش یافت و مصرف انرژی آن به کمتر از شش وات رسید. ماژول CFP و همچنین مقایسه‌ای از ابعاد انواع آن در شکل 11 نشان داده شده است.

شکل 11: مقایسه ابعاد ماژول‌های CFP، CFP2 و CFP4

آماده‌سازی مرکزداده برای تغییر بزرگ
گام بعدی برای حرکت به سوی 40 و 100 گیگابیت بر ثانیه، برنامه‌ریزی صحیح برای خرید یا استفاده از تجهیزات است. برای اینکه با کمترین هزینه سرعت لینک‌های مرکز داده را افزایش دهید، آگاهی از طول لینک‌ها بسیار مهم است. بر اساس آمارها، 85 درصد ارتباطات درون مرکز داده کمتر از 20 متر هستند. درصورتی که لینک شما کمتر از هفت متر باشد، می‌توانید با هزینه کم اقدام به خرید کابل‌های زوج Twinax کنید که تا 40 گیگابیت بر ثانیه را پشتیبانی می‌کنند. در صورتی که بیشتر از هفت متر باشند، باید اقدام به خرید فیبر نوری کنید. نوع فیبر نوری (Mutli-mode یا Single-Mode)، نوع کانکتور و نوع ماژول، همگی عواملی هستند که زنجیره‌وار به هم متصل‌اند. اشتباه در انتخاب یکی از آن‌ها، باعث هدررفت پول می‌شود. پس هوشمندانه تصمیم بگیرید. با این پیشرفت، Uplinkهای 10 گیگابیتی جای خود را به 40 گیگابیتی یا 100 گیگابیتی می‌دهند و لینک‌های سرورها تا سوییچ‌های ToR از یک گیگابیت به 10 گیگابیت ارتقا پیدا می‌کند. تکه آخر پازل، سوییچ‌هایی هستند که از این سرعت‌ها پشتیبانی می‌کنند. با توجه به تعداد زیاد سازندگان تجهیزات شبکه، مدل‌های مختلف با ویژگی‌های متفاوتی در بازار موجود است. قطعاً نمی‌توان تمام آن‌ها را در این مقاله بررسی کرد، اما قصد داریم در ادامه، چند مدل از شرکت‌های متفاوت را برای آشنایی بیشتر شما، معرفی کنیم.

 به دلیل اینکه اغلب کابل‌های شبکه‌های 40 و 100 گیگابیتی از نوع فیبر نوری هستند، کانکتورها در این شبکه‌ها از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. کانکتورها به ابتدا و انتهای فیبرها متصل می‌شوند و امکان اتصال فیبر به ماژول را فراهم می‌کنند

اولین شرکت و معروف‌ترین آن، شرکت «سیسکو» است. محصولات سری Nexus سیسکو مخصوص مرکز داده و شرکت‌هایی است که سرویس‌های مربوطه را ارائه می‌کنند. مدل مدنظر ما، سوییچ Nexus 3232C است. (شکل 12) این سوییچ یک واحد از رک شما را اشغال می‌کند. عملکرد بسیار بالا، مصرف برق پایین، تأخیر کم و سوییچینگ لایه دو و سه از دیگر ویژگی‌های این سوییچ است. با پردازنده چهارهسته‌ای، هشت گیگابایت DRAM و 16 مگابایت بافر، امکان دستیابی به 32 پورت QSFP28 و پشتیبانی از سرعت‌های 10، 25، 40، 50 و 100 گیگابیت فراهم شده است. برای رسیدن به این سرعت‌ها، هم استفاده از زوج سیم و هم فیبر نوری به دو صورت اکتیو و DAC امکان‌پذیر است. این ویژگی‌ها باعث شده است تا این سوییچ تبدیل به گزینه بسیار مناسبی برای استفاده در مرکز داده شود.

شکل 12: سوییچ Nexus 3232C شرکت سیسکو

100GBase-SR4، 100GBase-LR4، 100GBase-CWDM4 و 100GBase-PSM4 از جمله فیبرهایی هستند که ماژول‌های این سوییچ پشتیبانی می‌کند. فهرست کامل مشخصات و سایر موارد فنی این سوییچ در سایت شرکت سیسکو موجود است.
«Juniper» کمپانی بعدی است که سری QFX سوییچ‌های آن مناسب محیط‌هایی با ترافیک بالا، مانند مرکز داده‌های ابری است. سوییچ QFX5200-32C این شرکت دارای 32 پورت QSFP28 است و یک واحد از رک را اشغال می‌کند. این محصول می‌تواند تا 3.2 ترابایت گذردهی داشته باشد. با استفاده از مبدل، می‌توان 128 پورت 10 گیگابیتی را به این سوییچ متصل کرد که این رقم بسیار قابل توجهی است. سری دیگری از این سوییچ با نام QFX5200-64Q است که تا 64 ماژول QSFP+ را پشتیبانی کرده و دو واحد از رک را اشغال می‌کند.
محصول بعدی از شرکت نه‌چندان نام‌آشنا برای کاربران ایرانی، یعنی شرکت «Mellanox» است. این شرکت آمریکایی، اولین شرکتی بود که سوییچ‌های پرسرعت 40 و 100 گیگابیتی را تولید کرد؛ به همین علت به‌سرعت بر سر زبان‌ها افتاد. محصول مدنظر ما، SN2700 است. بسته به سری این محصول، می‌تواند دارای 32 پورت 40 و 100 گیگابیتی باشد. پردازش 4.77 میلیارد بسته در هرثانیه، گذردهی 3.2 ترابایت و تأخیر پردازش 300 نانو ثانیه‌ای از دیگر ویژگی‌های این محصول است. ماژول‌هایی که این سوییچ لایه دو و سه‌ای پشتیبانی می‌کند، از نوع QSFP، QSFP28 و SFP28 است.
محصولاتی که اشاره شد، تنها برخی از سوییچ‌هایی هستند که از سرعت‌ها بالا پشتیبانی می‌کنند، اما تنها مدل‌های موجود یا تنها شرکت‌های سازنده نیستند. بر اساس تعداد پورت‌های پرسرعت، پروتکل‌های پشتیبانی‌شده و ماژول‌های پشتیبانی‌شده، مدل‌های مختلفی در بازار وجود دارد. به جز تجهیزات معرفی‌شده، تجهیزات دیگری نیز در بازار هستند که با این تکنولوژی‌ها  مرتبط هستند و ممکن است شما نیز در مرکز داده خود به آن نیاز پیدا کنید. از جمله آن‌ها، پچ‌پنل است. پچ‌پنل‌های فیبر نوری مختلفی با اندازه‌های یک، دو و چهار واحد با تنوع‌های مختلف در بازار موجود است. اگر تعداد فیبرهای نوری شما کم است و همچنان در حال استفاده از کابل‌های زوج سیم مسی مانند Cat 6 هستید، می‌توانید پچ‌پنل‌های هایبریدی تهیه کنید. این نوع پچ پنل‌ها، هم از کابل‌های مسی و هم از فیبر پشتیبانی می‌کند. «Premium Line» از جمله شرکت‌هایی است که این نوع پچ‌پنل‌ها را تولید می‌کند. 
نوع دیگری پچ‌پنل با نام Rapid Panel در شرکت «Commscope» تولید شده است که در کمتر از 30 دقیقه می‌توانید 12 عدد فیبر نوری (بسته به تعداد واحدی که در رک اشغال می‌کند، می‌تواند تا 36 عدد یا بیشتر افزایش یابد) از نوع SC یا LC را به یک یا چندین کابل MPO تبدیل کنید. این پچ‌پنل به صورت آماده است. تمام تجهیزات لازم در کارخانه به پچ‌پنل متصل شده‌اند و حتی فیبرهای نوری نیز به صورت آماده متصل شده است. پچ‌پنل مانند قرقره چرخیده و فیبر نوری به دور آن تنابیده شده است. با چرخش پچ‌پنل به اندازه دلخواه، می‌توانید فیبر را آزاد کنید. 
سپس با استفاده از پیچ‌های مخصوص پچ‌پنل را قفل می‌کنید تا از جابه‌جایی آن جلوگیری کنید. تمام این عملیات کمتر از 30 دقیقه قابل انجام است. نکته جالب‌تر اینکه در صورت نیاز به جابه‌جایی یا جمع‌آوری آن، به‌راحتی می‌توان تمام تجهیزات را جمع‌آوری کرد؛ بدون اینکه قطعه‌ای شکسته شود یا کارایی آن خدشه‌دار شود.

 نوع فیبر نوری، نوع کانکتور و نوع ماژول، همگی عواملی هستند که زنجیره‌وار به هم متصل‌اند. اشتباه در انتخاب یکی از آن‌ها، باعث هدررفت پول می‌شود. پس هوشمندانه تصمیم بگیرید

دیگر تجهیزاتی که ممکن است نیاز پیدا کنید، آداپتورها یا مبدل‌های فیبر نوری هستند. اگر از فیبرهای Single-mode با سرعت 10 یا 25 گیگابیت استفاده می‌کنید و می‌خواهید آن‌ها را به سوییچ‌های 40 یا 100 گیگابیتی متصل کنید، برای افزایش بهره‌وری از سوییچ، می‌توانید تعدادی از این فیبرها را تجمیع کنید و به فیبرهای Multi-mode از نوع MPO تبدیل کنید. این آداپتورها، مانند پچ‌پنل‌ها، فضایی از رک شما را اشغال می‌کنند. بسته به اندازه آداپتور، می‌توانید تعداد متفاوتی از آن‌ها را در رک جای دهید. این آداپتورها نیاز به فضایی دارند تا در رک مستحکم شده و صحیح نگهداری شوند. به این فضای مخصوص، Cassette Holder گفته می‌شود. البته ممکن است با نام‌های متفاوت دیگری نیز در بازار شناخته شود. 
این Cassette Holderها، فضای مناسبی در جلو و پشت آداپتورها برای تغییر پنل‌ها و فیبرها، همچنین مدیریت کابل‌ها و فیبرها به وجود می‌آورند.

کلام آخر
شبکه‌های 40 و 100 گیگابیت بر ثانیه، بسیار جوان هستند و قدمتی زیادی ندارند. با وجود اینکه دستاوردی نوین هستند، شرکت‌های زیادی به سمت تولید تجهیزات مربوطه سوق پیدا کرده‌اند. انواع کابل‌ها، ماژول‌ها، سوییچ‌ها و تجیهزات مربوطه در بازار یافت می‌شود؛ استانداردهای جدید در حال تصویب هستند. همه این‌ها برای رسیدن به یک هدف یعنی دستیابی سریع‌تر و فراگیر شدن این سرعت در شبکه‌ها است.
این موضوع حاکی از آن است که شبکه‌های فعلی به حداکثر ظرفیت خود نزدیک شده‌اند و شرکت‌های توسعه‌دهنده خدمات مبتنی بر شبکه، مشتاق به کارگیری این تجهیزات برای ارائه سرویس‌های جدید و با کیفیت بهتر هستند. شاید در سال‌های آتی، رقابت در نوآوری جای خود را به رقابت در «سرعت در ارائه کیفیت بهتر» بدهد. 
شرکت‌هایی که سریع‌تر به کیفیت بالاتر دست یابند، برنده میدان خواهند شد. برای این شرکت‌ها، زمان مناسب برای رسیدن به کیفیت بهتر، هنگامی است که نقطه سود/زیان را درست تشخیص بدهند. با توجه به هزینه گزافی که برای رسیدن به سرعت بالاتر متحمل خواهند شد، زمان مناسب برای مهاجرت به این سرعت، چه زمانی خواهد بود؟ هر شرکتی که این زمان را دقیق‌تر تخمین بزند، برنده میدان خواهد شد. در ایران نیز، با توجه به اینکه بازار تجارت الکترونیکی در سال‌های اخیر داغ‌تر شده است، شرکت‌های پیشتاز از همین امروز باید به فکر تعیین زمان تغییر باشند. قطعاً در صورتی که این تصمیم صحیح باشد، سایر رقبا از عرصه رقابت دور خواهند افتاد.