breakout در تجهيزات شبكه چيست و چگونه از آن استفاده كنيم؟

پيشرفت‌هاي اخير اتصال به شبكه با استفاده از حالت breakout با در دسترس قرار دادن پورت‌هاي پرسرعت جديد روي سوئيچ‌هاي شبكه، روترها و ساير تجهيزات ارتباطي، اهميت بيشتري پيدا كرده است. حالت Breakouts به اين پورت هاي پر سرعت جديد اجازه مي دهد تا با پورت هاي كم سرعت ارتباط برقرار كنند.

 breakout در تجهيزات شبكه چيست؟

Breakout ها اتصال بين دستگاه هاي شبكه با پورت هايي كه داراي سرعت متفاوت هستند را فعال مي كنند و در عين حال از پهناي باند پورت به طور كامل استفاده مي كنند. حالت Breakout در تجهيزات شبكه (سوئيچ‌ها، روترها و سرورها) راه‌هاي جديدي را براي كاربران شبكه باز مي‌كند تا با سرعت تقاضاي پهناي باند، همگام شوند. با افزودن پورت‌هاي پرسرعتي كه از breakout پشتيباني مي‌كنند، كاربران مي‌توانند چگالي پورت در سوئيچ را افزايش دهند و به‌ طور تدريجي امكان ارتقاء به نرخ داده‌هاي بالاتر را فراهم كنند.

حالت breakout چيست؟

حالت Breakout زماني است كه يك پورت پرسرعت و كاناليزه شده در يك دستگاه شبكه به چندين پورت كم سرعت تقسيم مي شود كه هر كدام به چندين دستگاه شبكه وصل مي شوند. به عنوان مثال، سوئيچ با پورت هاي 400G را مي توان به پورت هاي 100G متصل كرد. شكل زير حالت Breakout را از پورت 400G به 100G نشان مي دهد.

آيا مي توان هميشه از Breakout استفاده كرد؟

Breakout هميشه شامل اتصال يك پورت كاناليزه شده به چندين پورت كاناليزه يا كاناليزه نشده است. پورت هاي كاناليزه هميشه به صورت فاكتورهاي چند خطي مانندQSFP+، QSFP28  QSFP56، QSFP28-DD و QSFP56-DD پياده سازي مي شوند. به طور معمول، پورت هاي كاناليزه نشده به صورت فاكتورهاي تك كانالي، از جمله SFP+، SFP28 و SFP56 پياده سازي مي شوند. برخي از انواع پورت ها، مانند QSFP28، بسته به موقعيت، مي توانند در هر دو طرف قرار گيرند.

به طور كلي، براي انتقال دهنده هاي Breakout، خطوط نوري برابر با خطوط الكتريكي است. با اين حال، برخي از انتقال دهنده ها داراي gearboxe هايي هستند كه امكان تبديل نرخ را فراهم مي‌كنند و در نتيجه خطوط نوري كاهش مي‌يابد. به عنوان مثال، انتقال دهنده هاي QSFP-28 100G جديد داراي 1 خط نوري 100G هستند و ASIC در انتقال دهنده، 4 خط NRZ 25GHz الكتريكي را به 1 خط PAM4 50 GHz نوري تبديل مي كند.

همچنين، برخي از انتقال دهنده هاي چند خطي به دليل محدوديت هاي اجراي ASIC در فرستنده، قادر به جدا كردن نيستند. براي مثال، تنها يك مدار CDR (Clock Data Recovery) براي يك خط در يك انتقال دهنده چند خطي مي تواند وجود داشته باشد، بنابراين از عملكرد كاناليزه شدن جلوگيري مي كند.

علاوه بر اين، برخي از انتقال دهنده ها، از چندين طول موج نوري روي يك فيبر واحد استفاده مي‌كنند. به خاطر اينكه پيچيدگي جدا كردن طول موج هاي متفاوت در اين خطوط امكانپذير نمي باشد.

همچنين، برخي از انتقال دهنده هايي مانند QSFP-100G-SR-BD و QSFP-40G-SR-BD، حتي با وجود اينكه داراي خطوط نوري 2x50G (2x25G-PAM4) و 2x20G هستند روي فيبر دوبلكس كار مي‌كنند و قابليت شكست ندارند زيرا آنها براي Breakout طراحي نشده اند.

چه گونه هايي از Breakout در دسترس است؟

Breakout به صورت فيزيكي با كابل ها يا گيرنده ها اجرا مي شود. برخي از اين آپشن ها عبارتند از breakout DACs، breakout AOCs و گيرنده ها.

• Breakout DACs:

كابل‌هاي متصل مستقيم (DAC) طول ثابتي دارند و از كابل‌هاي دوگانه مسي متعدد ساخته شده‌اند. آنها معمولاً 1 تا 5 متر در پيكربندي غيرفعال و 7 تا 10 متر طول در پيكربندي فعال دارند و شامل ماژول هايي هستند كه همانطور كه در تصوير بالا نشان داده شده است به پورت هاي تجهيزات متصل مي شوند.

• Breakout AOCs:

كابل‌هاي نوري فعال (AOCs) طول ثابتي دارند و از كابل‌هاي نوري Multiple، معمولاً 1 تا 25 متر ساخته مي‌شوند و شامل ماژول‌هايي هستند كه به پورت‌هاي تجهيزات شبكه، همانطور كه در تصوير بالا نشان داده شده است، متصل مي‌شوند.

• Transceivers يا انتقال دهنده ها:

انتقال دهنده ها مي توانند از فيبر سينگل مد (SMF) يا فيبر مالتي (MMF) در صورت جفت شدن با كابل Breakout پشتيباني كنند.

كدام ماژول ها از breakout پشتيباني مي كنند؟

در حالت مالتي مد:

• QSFP-40G-SR4 به 4x SFP-10G-SR
• QSFP-40G-CSR4 به 4x SFP-10G-SR
• QSFP-100G-SR4 به 4x SFP-25G-SR
• QDD-2x100G-SR4 به 2x QSFP-100G-SR4

در حالت سينگل مد:

• QSFP-4x10G-LR4 به 4x SFP-10G-LR
• QSFP-100G-PSM4 به 4x SFP-25G-LR
• QDD-2x100G-LR4 به 2x QSFP-100G-LR4
• QDD-2x100G-CWDM4 به 2x QSFP-100G-CWDM4
• QDD-400G-DR4 به 4x QSFP-100G-DR
• QDD-4x100G-FR به 4x QSFP-100G-FR
• QDD-4x100G-LR به 4x QSFP-100G-LR

زايا و معايب Breakout:

مزاياي Breakout:

• چگالي بيشتر: به عنوان مثال، در يك سوئيچ بريك اوت، 36 پورت QDD مي تواند چگالي سه برابري نسبت به سوئيچي با پورت هاي downlink تك لاين را فراهم كند. بنابراين با استفاده از تعداد سوئيچ كمتر، تعداد اتصالات يكساني حاصل مي شود.
• دسترسي به رابط هاي با سرعت كمتر. به عنوان مثال، انتقال دهنده QSFP-4X10G-LR-S مي تواند يك سوئيچ را با درگاه هاي QSFP را به 4 ماژول  10G LR در هر پورت متصل كند.
• صرفه اقتصادي. به دليل نياز كمتر به تجهيزات رايج از جمله شاسي، كارت، منبع تغذيه، فن و …

معايب Breakout:

• استراتژي جايگزيني دشوارتر: هنگامي كه يكي از پورت هاي انتقال دهنده هاي بريك اوت، AOC يا DAC خراب مي شود، نياز به تعويض كل انتقال دهنده يا كابل دارد.
• غير قابل تنظيم: در سوئيچ‌هايي كه لينك‌هاي يك خطي دارند، هر پورت به صورت جداگانه پيكربندي مي‌شود. به عنوان مثال، يك پورت جداگانه مي تواند 10G، 25G يا 50G باشد و مي تواند هر نوع انقال دهنده، AOC يا DAC را بپذيرد. يك پورت QSFP در حالت Breakout نياز به رويكرد گروهي دارد، كه در آن تمام رابط‌هاي يك گيرنده يا كابل از يك نوع هستند.

بريك اوت (breakout) و ريداندنسي(redundancy):

Breakout اتصال ريداندنت را فعال مي كند. براي مثال تصوير زير را در نظر بگيريد كه فرستنده‌هاي QSFP28 100G را در پورت‌هاي سوئيچ و سرور نشان مي‌دهد، جايي كه خطوط 4x25G هر انتقال دهنده به اتصالات 50G (2x25G) تقسيم مي‌شوند. قابليت breakout اتصال اضافي 50G بين سوئيچ ها و سرورها را فراهم مي كند.

منبع : breakout در تجهيزات شبكه چيست و چگونه از آن استفاده كنيم