٧. شرح الفرق بين XLPPI وXLAUI: الواجهات الكهربائية لوحدات QSFP

١. في أنظمة الإيثرنت عالية السرعة، تُحدِّد الواجهات الكهربائية كيفية انتقال البيانات بين جهاز المضيف ومحول الإرسال والاستقبال الضوئي. ومن أبرز الواجهات المرجعية في هندسة الشبكات ٤٠ جيجابت/ثانية و١٠٠ جيجابت/ثانية: ٤٤. XLPPI ١٧. و ٥. XLAUI. ٢.‏. وعلى الرغم من تشابههما الظاهري — إذ يعرِّف كلاهما إشارات كهربائية متعددة المسارات — فإنهما يؤديان ٣. أغراضًا مختلفة, ٤. وينشآن من ٥. هيئات معايير مختلفة, ٦. ويدعمان ٧. أجيال أداء مختلفة.

٨. تقدِّم هذه المقالة مقارنة منهجية وموثوقة بين ٩. واجهة XLPPI وواجهة XLAUI, ١٠. مع توضيح الكيفية التي تندرج بها كل واجهة ضمن نظم وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية الحديثة، وبخاصة ٦. QSFP+, ٤٤. QSFP28, ٢٩.‏ ، و ١٩. QSFP56 ١١. الوحدات المُستخدمة على نطاق واسع في مراكز البيانات.

١٢. الأساس: معيار IEEE 802.3ba وهندسة شبكة ٤٠ جيجابت/ثانية

١٣. قبل الخوض في الفروق، لا بد من فهم الأساس المشترك. فكلا الواجهتين XLAUI وXLPPI مُعرَّفتان ضمن معيار وMSA SWDM ١٧. الكابلات النحاسية ١٤. إيثرنت ٤٠ جيجابت.

١٥. وتمثل حرف “XL” في الاختصارين الرقم الروماني لـ«٤٠». وتستخدم كلا الواجهتين ١٦. بنية متوازية مكوَّنة من ٤ مسارات, ١٧. حيث يعمل كل مسار عند سرعة ١٤. ١٠,٣١٢٥ جيجابت في الثانية.

• ١٨. عرض النطاق الترددي الكلي: ١٩. ٤١,٢٥ جيجابت/ثانية (شاملةً زيادة الترميز ٦٤ بت/٦٦ بت).

• ٢٠. معدل نقل البيانات الفعلي: ٢١. ٤٠ جيجابت/ثانية.

٢٢. ومع ذلك، فإن مكانهما داخل التسلسل الهرمي لطبقة الربط الفيزيائي (PHY) في نموذج OSI هو ما يُفرِّق بينهما.

٢٣. ما هي واجهة XLAUI؟ (واجهة وحدة الاتصال ٤٠ جيجابت)

٢٤. واجهة XLAUI (واجهة وحدة الاتصال ٤٠ جيجابت) ٢٥. هي واجهة كهربائية مُعرَّفة من قِبل IEEE، وقد تم تقديمها في وMSA SWDM ٣٦. للاتصال الحضري إيثرنت بسرعة 40 جيجابت (40GbE). ٢٦. . وهي تعمل باستخدام:

• أربعة مسارات كهربائية

• ٢٧. ١٠,٣١٢٥ جيجابت/ثانية لكل مسار

• ٢٨. ترميز الخط ٦٤ بت/٦٦ بت

• ٢٩. إشارات NRZ

٣٠. ▷ الغرض من واجهة XLAUI في إيثرنت ٤٠ جيجابت

٣١. تعمل واجهة XLAUI كرابط كهربائي داخلي بين:

• ٣٢. MAC ⇆ PHY

• ٣٣. MAC ⇆ PMA/PMD

• ٣٤. PHY ⇆ المحرك الضوئي الداخلي (في المنصات ذات البصريات الثابتة)

٣٥. وهي ليست مستخدمة مباشرةً عند واجهة الوحدة القابلة للإدخال. بل تشكِّل واجهة XLAUI جزءًا من مسار الإشارة الداخلي للتبديلات والراوترات وبطاقات الشبكة.

٣٦. ▷ أماكن استخدام واجهة XLAUI

٣٧. ترتبط واجهة XLAUI أساسًا بـ:

• ٥. ٤٠GBASE-SR4 ٣٨. (ألياف MPO-12)

• ٢٣. ٤٠GBASE-LR4 ٣٩. (WDM بأربع أطوال موجية ١٠ جيجابت/ثانية)

• ٤٠. 40GBASE-CR4 (كابلات DAC)

٤١. وعلى الرغم من أن هذه الوحدات تستخدم أربعة مسارات بسرعة ١٠ جيجابت/ثانية، فإن واجهة XLAUI تُنفَّذ عادةً ٤٢. داخل الجهاز المضيف, ٤٣. وليس عند موصل QSFP+.

٤٤. ما هي واجهة XLPPI؟ (واجهة متوازية منخفضة الطاقة/منخفضة الجهد الموسَّعة)

٤٤. XLPPI ١.‏ (واجهة متوازية منخفضة الطاقة/منخفضة الجهد الموسَّعة) ٢.‏ هي واجهة كهربائية مُعرَّفة من قِبل اتفاقية التصنيف القياسي (MSA) وتُستخدَم بين:

• ٣.‏ وحدة PHY/ASIC المضيفة ⇆ وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للإدخال من عائلة QSFP

٤.‏ وعلى عكس واجهة XLAUI (المقتصرة على ٤٠ جيجابت في الثانية)، تغطي واجهة XLPPI ٥.‏ أجيال الإيثرنت المتعددة ٦.‏ وعوامل الشكل المتعددة لوحدات QSFP.

٧.‏ السرعات والتنميط المدعومان

٨.‏ تدعم واجهة XLPPI ما يلي:

٩.‏ جيل الإيثرنت	٤٩. نوع الوحدة	١٠.‏ المسارات	١١.‏ معدل المسار	التضمين
٤٠. ٤٠ جيجابت/ثانية	٦. QSFP+	4	٣٢. ١٠ جيجابت	٨. NRZ
٢٧. ١٠٠ جيجابت/ثانية	٤٤. QSFP28	4	١٧. وحدات ٢٥ جيجابت/ثانية	٨. NRZ
١٣. ٢٠٠ جيجابت في الثانية	١٩. QSFP56	4	١٥. ٥٠ جيجابت	١٢. PAM4
١٣. ٤٠٠ جيجابت في الثانية	وحدات QSFP-DD	8	٢٢. ٥٠ جيجابت/ثانية باستخدام PAM4	١٢. PAM4
١٨. ٨٠٠ جيجابت في الثانية	١٢.‏ QSFP-DD800	8	٢٤. ١٠٠ جيجابت/ثانية باستخدام PAM4	١٢. PAM4

١٣.‏ الغرض من واجهة XLPPI

١٤.‏ تضمن واجهة XLPPI ما يلي:

• ١٥.‏ إشارات متوازية منخفضة الجهد ومنخفضة الطاقة

• ١٦.‏ اتصالًا كهربائيًّا عالي السرعة موثوقًا بين المضيف والوحدة

• ١٧.‏ التوافق عبر جميع أجيال وحدات QSFP

• ١٨.‏ التشغيل المستقر عبر مسارات لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) القصيرة مع متطلبات صارمة جدًّا لسلامة الإشارة (SI)

١٩.‏ وهذا يجعل واجهة XLPPI الواجهة الكهربائية السائدة خلف وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للإدخال الحديثة.

٢٠.‏ مقارنة واجهة XLPPI بواجهة XLAUI — الفروق الجوهرية

٢١.‏ تعمل هاتان الواجهتان في أجزاء مختلفة من بنية الإيثرنت ولها أهداف تصميمية مختلفة.

٢٢.‏ هيئات التوحيد المختلفة

٢٩.‏ الواجهة	٢٣.‏ مُعرَّفة من قِبل	٢٤.‏ النطاق الرئيسي
٥. XLAUI	وMSA SWDM	٢٥.‏ واجهة داخلية بين وحدة MAC ووحدة PHY
٤٤. XLPPI	٢٦.‏ اتفاقية التصنيف القياسي لـ QSFP/QSFP-DD	٢٧.‏ واجهة بين المضيف ووحدة الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للإدخال

٢٨.‏ ترتبط واجهة XLPPI ارتباطًا وثيقًا بعائلة وحدات QSFP، بينما ترتبط واجهة XLAUI بالطبقات المنطقية الداخلية للإيثرنت.

٢٩.‏ طبقات التطبيق المختلفة

الطبقات	٥. XLAUI	٤٤. XLPPI
٣٠.‏ موقع الواجهة	٣١.‏ داخل المبدِّل أو الموجِّه	٣٢.‏ عند موصل الوحدة
٣٣.‏ المستخدمون	٣٤.‏ وحدات MAC وPHY وPMA/PMD	٣٥.‏ وحدة ASIC/PHY ⇆ وحدة QSFP
٣٦.‏ التعرُّض لمهندسي الأجهزة	٣٧.‏ التصميم الداخلي للرقائق السيليكونية	٣٨.‏ تصميم لوحة الدوائر المطبوعة للمرسلات/المستقبلات القابلة للإدخال
٣٩.‏ الاستخدام في وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للإدخال	٤٠.‏ غير مباشر	مباشر

٤١.‏ سرعات مختلفة مدعومة

٤٢.‏ تكون واجهة XLAUI ثابتة عند:

• ٤٣.‏ ٤ × ١٠,٣١٢٥ جيجابت في الثانية (٤٠ جيجابت في الثانية)

٤٤.‏ بينما تتدرج واجهة XLPPI من ٤٥.‏ ٤٠ جيجابت في الثانية → ٨٠٠ جيجابت في الثانية, ٤٦.‏ حسب عامل شكل الوحدة وجيل وحدات التحويل الرقمي-التناظري (SerDes).

٤٧.‏ تقنيات الإشارات

١٨.‏ الميزة	٥. XLAUI	٤٤. XLPPI
٢٨. نوع الإشارة	٨. NRZ	٤٨.‏ NRZ + PAM4
الجهد	١٨. المعيار	٤٩.‏ منخفضة الجهد / مُحسَّنة من حيث استهلاك الطاقة
٥٠.‏ تحسين سلامة الإشارة (SI)	٥١.‏ تقليدية	٥٢.‏ متقدمة ومخصصة لوحدات QSFP
٢٣.‏ التأمين للمستقبل	٥٣.‏ لا (للسرعة ٤٠ جيجابت في الثانية فقط)	٥٤.‏ نعم (من ٤٠ جيجابت في الثانية إلى ٨٠٠ جيجابت في الثانية)

٥٥.‏ لماذا تستخدم وحدات QSFP الحديثة واجهة XLPPI بدلًا من XLAUI

٥٦.‏ لأن واجهة XLPPI:

• ١٧. دعم ٢٦. قابلة للتبديل أثناء التشغيل

• ٥٧.‏ تحسِّن ٥١. استهلاك الطاقة

• ٥٨.‏ تحافظ على ١٦. سلامة الإشارة ٥٩.‏ عند السرعات الأعلى

• ٦٠.‏ تتدرج لتصل إلى ٦١.‏ نقل PAM4 ٦٢.‏ المطلوب في وحدات ٢٠٠ جيجابت في الثانية / ٤٠٠ جيجابت في الثانية / ٨٠٠ جيجابت في الثانية

• ٦٣.‏ تتماشى مع القيود الميكانيكية والكهربائية لموصلات QSFP

٦٤.‏ تستخدم جميع وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية القابلة للإدخال الحديثة—٦١. SFP+/٤١. SFP28, ٦. QSFP+/٤٤. QSFP28, ١٩. QSFP56, وحدات QSFP-DD٦٥.‏ —واجهات منخفضة الجهد ٦٦.‏ مُعرَّفة من قِبل اتفاقيات التصنيف القياسي (MSA), ٦٧.‏ بما في ذلك واجهة XLPPI.

٦٨.‏ أهمية حالة الاستخدام لعملاء LINK-PP

٦٩.‏ بالنسبة للعملاء الذين يختارون وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية عالية السرعة من ٤٠. LINK-PP, ١.‏، وفهم واجهة XLPPI وواجهة XLAUI يساعد في توضيح ما يلي:

• ٢.‏ لماذا ٣.‏ تعتمد وحدات QSFP+ ووحدات QSFP28 على واجهة XLPPI

• ٤.‏ كيف تؤثر الواجهات الكهربائية على ٥.‏ التوافق بين الوحدات

• ٦.‏ أي أنواع الوحدات تدعم ٧.‏ معدلات النطاق الترددي لكل قناة: ١٠ جيجابت/ثانية أو ٢٥ جيجابت/ثانية أو ٥٠ جيجابت/ثانية أو ١٠٠ جيجابت/ثانية

٨.‏ مقارنة بين واجهة XLPPI وواجهة XLAUI — الجدول الملخّص

٢٥. الفئة	٤٤. XLPPI	٥. XLAUI
٩. المعايير	٤. MSA	١٨.‏ IEEE
٩.‏ أجيال الإيثرنت	١٠.‏ من ٤٠ جيجابت/ثانية إلى ٨٠٠ جيجابت/ثانية	١١.‏ ٤٠ جيجابت/ثانية فقط
١٢.‏ سرعات القنوات	١٣.‏ ١٠ جيجابت/ثانية / ٢٥ جيجابت/ثانية / ٥٠ جيجابت/ثانية / ١٠٠ جيجابت/ثانية	٣٢. ١٠ جيجابت
التضمين	١٤.‏ NRZ وPAM4	٨. NRZ
٣٠.‏ موقع الواجهة	١٥.‏ المضيف ⇆ الوحدة القابلة للإدخال	١٦.‏ وحدة التحكم في الوصول إلى الوسيط (MAC) ⇆ وحدة الفيزياء (PHY) (داخليًا)
١٧.‏ تُستخدم في	٦. QSFP+, ٤٤. QSFP28, ١٩. QSFP56, وحدات QSFP-DD	١٨.‏ الدوائر المتكاملة الداخلية
١٩.‏ قابلية التوسع المستقبلية	٦٤. مرتفع	٥٥. لا شيء

١٨. خاتمة

٢٠.‏ تُعَدُّ كلٌّ من واجهة XLPPI وواجهة XLAUI مكوّنَيْن حاسمين في البنية الكهربائية للإيثرنت، لكنهما يتناولان متطلبات مختلفة جوهريًّا. ٤٤. XLPPI ٢١.‏ هي الواجهة التي تعمل خلف وحدات الإرسال والاستقبال الضوئية الحديثة من نوع QSFP، مما يمكّن من إنشاء شبكات قابلة للتوسّع وكفؤة من حيث استهلاك الطاقة وعالية الكثافة، بدءًا من ٤٠ جيجابت/ثانية وحتى ٨٠٠ جيجابت/ثانية. ٥. XLAUI, ٢٢.‏ أما واجهة XLAUI فهي تبقى واجهة مهمة تابعة لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) داخل المنطق الداخلي لإيثرنت بسرعة ٤٠ جيجابت/ثانية، لكنها لا تُستخدَم عند موصل الوحدة القابلة للإدخال.

٢٣.‏ إن فهم هذه الاختلافات يساعد مهندسي الشبكات على اختيار الأجهزة المناسبة، كما يساعد المؤسسات على ضمان الاستقرار والتوافق مع التحديثات المستقبلية عبر بنيتها التحتية الضوئية.