XLPPI против XLAUI: объяснение электрических интерфейсов для модулей QSFP

В высокоскоростных системах Ethernet электрические интерфейсы определяют, как данные передаются между устройством-хостом и оптическим трансивером. Два широко упоминаемых интерфейса в сетевых архитектурах 40 Гбит/с и 100 Гбит/с — это
XLPPI и XLAUI. Хотя на первый взгляд они могут выглядеть схожими — оба определяют многолинейную электрическую передачу сигналов — они выполняют
разные функции,
, исходят от
разных стандартных организаций,
, и поддерживают
разные поколения производительности.
.

В данной статье представлено структурированное и авторитетное сравнение
XLPPI и XLAUI,
, поясняющее, как каждый из этих интерфейсов встраивается в современные экосистемы оптических модулей, особенно в
модулями QSFP+, QSFP28, и QSFP56 модули, широко используемые в центрах обработки данных.
.

Основа: IEEE 802.3ba и архитектура 40 Гбит/с

Прежде чем рассматривать различия, необходимо понять общие основы. Оба интерфейса XLAUI и XLPPI определены в стандарте
IEEE 802.3ba стандартной для 40-гигабитного Ethernet.
.

Буквы “XL” в обоих аббревиатурах обозначают римскую цифру 40. Оба интерфейса используют
четырёхканальную параллельную архитектуру,
, где каждая линия работает со скоростью
10,3125 Гбит/с.

• Общая пропускная способность:
  41,25 Гбит/с (включая накладные расходы кодирования 64b/66b).
  .

• Эффективная скорость передачи данных:
  40 Гбит/с.
  .

Однако их расположение в иерархии физического уровня (PHY) модели OSI — это то, что их различает.
.

Что такое XLAUI? (Интерфейс подключения для 40 Гбит/с)

XLAUI (интерфейс подключения для 40 Гбит/с)
— это электрический интерфейс, определённый IEEE и введённый в
IEEE 802.3ba в 40-гигабитной технологии Ethernet (40GbE). Он работает с использованием:

• 4 электрических канала

• 10,3125 Гбит/с на линию,
  

• линейного кодирования 64B/66B,
  

• сигнализации NRZ.
  

▷ Назначение XLAUI в 40-гигабитном Ethernet

XLAUI служит внутренней электрической связью между:

• MAC ⇆ PHY
  

• MAC ⇆ PMA/PMD
  

• PHY ⇆ внутренний оптический двигатель (в платформах с фиксированной оптикой)
  

Он не используется непосредственно на интерфейсе сменных модулей. Вместо этого XLAUI является частью внутреннего сигнального пути коммутаторов, маршрутизаторов и сетевых карт.
.

▷ Где применяется XLAUI

XLAUI в первую очередь связан с:

• 40GBASE-SR4 (волокно MPO-12)
  

• 40GBASE-LR4 (4×10 Гбит/с λ WDM)
  

• 40GBASE-CR4 (кабели DAC)
  

Хотя эти модули используют четыре 10-Гбит/с канала, интерфейс XLAUI обычно реализуется
внутри хоста,
, а не на разъёме QSFP+.
.

Что такое XLPPI? (Расширенный низкопотребляющий/низковольтный параллельный интерфейс)

XLPPI (Расширенный интерфейс параллельной передачи с пониженным энергопотреблением и низким напряжением) представляет собой электрический интерфейс, определённый MSA, используемый между:

• хост-PHY/ASIC ⇆ съёмными оптическими модулями семейства QSFP

В отличие от XLAUI (ограниченного 40 Гбит/с), XLPPI охватывает несколько поколений Ethernet и несколько форм-факторов QSFP.

Поддерживаемые скорости и модуляция

XLPPI поддерживает:

Поколение Ethernet	Тип модуля	Каналы	Скорость на канал	Модуляция
40 Гбит/с	модулями QSFP+	4	10 Гбит/с	NRZ
100 Гбит/с	QSFP28	4	25 Гбит/с	NRZ
200 Гбит/с	QSFP56	4	50G	модуляции PAM4
400 Гбит/с	QSFP-DD	8	50 Гбит/с PAM4	модуляции PAM4
800G	QSFP-DD800	8	100 Гбит/с PAM4	модуляции PAM4

Назначение XLPPI

XLPPI обеспечивает:

• параллельную передачу сигналов при низком напряжении и низком энергопотреблении

• надёжное высокоскоростное электрическое соединение между хостом и модулем

• совместимость со всеми поколениями QSFP

• стабильную работу на коротких печатных проводниках при жёстких требованиях к целостности сигнала (SI)

Это делает XLPPI доминирующим электрическим интерфейсом в современных съёмных оптических модулях.

XLPPI и XLAUI — ключевые различия

Эти два интерфейса работают в разных частях архитектуры Ethernet и преследуют разные проектные цели.

Разные стандартные организации

Интерфейс	Определён	Основная область применения
XLAUI	IEEE 802.3ba	внутренний интерфейс MAC ⇆ PHY
XLPPI	QSFP/QSFP-DD MSA	интерфейс хост ⇆ съёмный оптический модуль

XLPPI тесно связан с семейством QSFP, тогда как XLAUI связан с внутренними логическими уровнями Ethernet.

Разные уровни приложений

Уровень	XLAUI	XLPPI
Расположение интерфейса	внутри коммутатора/маршрутизатора	на разъёме модуля
Пользователи	MAC, PHY, PMA/PMD	ASIC/PHY ⇆ модуль QSFP
Доступен инженерам по аппаратному обеспечению	внутренний дизайн микросхем	проектирование печатных плат для съёмных трансиверов
Использование в съёмных оптических модулях	косвенно	Прямой

Разные поддерживаемые скорости

XLAUI фиксирован на уровне:

• 4 × 10,3125 Гбит/с (40 Гбит/с)

XLPPI масштабируется от 40 Гбит/с → 800 Гбит/с, в зависимости от форм-фактора модуля и поколения SerDes.

Технологии сигнализации

Характеристика	XLAUI	XLPPI
Передача сигнала	NRZ	NRZ + PAM4
Напряжение	Стандарт	низкое напряжение / оптимизация энергопотребления
Оптимизация целостности сигнала (SI)	Устаревший	расширенная, специфичная для QSFP
Актуальна задача обеспечения будущей совместимости	нет (только 40 Гбит/с)	да (40 Гбит/с – 800 Гбит/с)

Почему современные модули QSFP используют XLPPI вместо XLAUI

Поскольку XLPPI:

• Поддержка горячезаменяемых модулей,

• оптимизирует потребление энергии

• сохраняет целостности сигнала на более высоких скоростях

• масштабируется до передачи PAM4, требуемой для 200 Гбит/с/400 Гбит/с/800 Гбит/с

• соответствует механическим и электрическим ограничениям разъёмов QSFP

Все современные съёмные оптические модули —SFP+/SFP28, модулями QSFP+/QSFP28, QSFP56, QSFP-DD— используют определённые MSA низковольтные интерфейсы, включая XLPPI.

Актуальность для заказчиков LINK-PP

Для заказчиков, выбирающих высокоскоростные оптические модули из ССЫЛКА-PP, понимание XLPPI и XLAUI помогает прояснить:

• Почему Модули QSFP+ и QSFP28 полагаются на XLPPI

• Как электрические интерфейсы влияют на совместимость модулей

• Какие типы модулей поддерживают скорости линий 10 Гбит/с, 25 Гбит/с, 50 Гбит/с или 100 Гбит/с

XLPPI против XLAUI — Сводная таблица

Категория	XLPPI	XLAUI
Стандарты	MSA	IEEE
Поколения Ethernet	от 40 Гбит/с до 800 Гбит/с	только 40 Гбит/с
Скорости линий	10 Гбит/с / 25 Гбит/с / 50 Гбит/с / 100 Гбит/с	10 Гбит/с
Модуляция	NRZ и PAM4	NRZ
Расположение интерфейса	Хост ⇆ Подключаемый модуль	MAC ⇆ PHY (внутренний)
Используется в	модулями QSFP+, QSFP28, QSFP56, QSFP-DD	Внутреннем кремнии
Будущая масштабируемость	Высокий	Отсутствуют

Заключительные мысли

XLPPI и XLAUI являются критически важными компонентами электрической архитектуры Ethernet, однако они решают принципиально разные задачи. XLPPI является интерфейсом, лежащим в основе современных оптических трансиверов форм-фактора QSFP, обеспечивая масштабируемую, энергоэффективную и высокоплотную сетевую инфраструктуру от 40 Гбит/с до 800 Гбит/с. XLAUI, тем временем, остаётся важным интерфейсом стандарта IEEE во внутренней логике Ethernet 40 Гбит/с, но не используется на разъёме подключаемого модуля.

Понимание этих различий помогает сетевым инженерам выбирать подходящее оборудование и позволяет организациям обеспечивать стабильность и обратную совместимость своей оптической инфраструктуры.