داخل المبدّل: ASIC وSerDes ومجموعات المنافذ ومستوى التحكم (control plane)

منفذ المبدّل هو المحطة الأخيرة قبل وحدة الإرسال والاستقبال، ومعظم ما يُسمح للوحدة بفعله — أي السرعات، وهل يعمل التفريع، وكم منفذًا يمكنه العمل عند 25G في وقت واحد، وما مدى سرعة استقصاء DDM — تقرره الشرائح والبرنامج الثابت خلف ذلك المنفذ. تفتح هذه الصفحة الصندوق: ASIC التوجيه وSerDes الخاص به، وكيفية تجميع المسارات في منافذ، وما تفعله وحدة معالجة مستوى التحكم بالناقل الثنائي الأسلاك، ومن أين تأتي الطاقة والحرارة للضوئيات.

المستويات الثلاثة

مستوى البيانات سريع وغبي؛ ومستوى التحكم بطيء وهو من يتخذ القرارات. ولهذا يمكن لوحدة أن تكون سليمة كهربائيًا تمامًا لكنها «غير مدعومة»: فوحدة المعالجة قالت لا (ما يفعله المضيف).

SerDes والمسارات

كل منفذ هو حزمة من مسارات SerDes القادمة من ASIC. ومعدل كل مسار خاصية تابعة لجيل الشريحة:

تحتاج الوحدة إلى معدل مسار يستطيع SerDes إنتاجه. فمنفذ بـSerDes بسرعة 25G يقود وحدة 10G فقط إذا كان SerDes يدعم المعدل الأدنى أيضًا (كما هو الحال في معظمها)؛ ولا يمكن إبطاء مسار 50G-PAM4 إلى مسار 25G-NRZ في بعض الشرائح — ومن هنا تأتي رسالة «هذا المنفذ لا يدعم 25G» (أجيال إيثرنت).

مجموعات المنافذ وقيود السرعة

تُنظَّم وحدات SerDes في مجموعات رباعية (quad) (مجموعات من أربعة مسارات تتشارك ساعة/PLL). والنتائج:

• مجموعات السرعة — على كثير من منصات 25G يجب أن تعمل منافذ SFP28 الأربعة في المجموعة الرباعية كلها عند 10G أو كلها عند 25G؛ والخلط بينها إما يُرفض أو يُخفَّض بصمت (السرعة والمعدل).
• التفريع — يمكن لمسارات منفذ QSFP الأربعة أن تصبح أربعة منافذ فقط إذا سمح ASIC وتخطيط PHY الخاص بالمنفذ بذلك؛ وغالبًا لا يستطيع التفرّع سوى منافذ معيّنة (أو منفذ من كل اثنين)، وتفعيل التفريع يعطِّل منفذًا مجاورًا (تفريع MPO والكبلات الهيكلية).
• FEC لكل مجموعة منافذ — وضع FEC مشترك أحيانًا عبر المجموعة كلها.
• وصلات صاعدة مُفرطة الاشتراك — تُعدِّد بعض التصاميم مسارات لوحة أمامية أكثر مما يملكه ASIC، بحيث لا يمكن لكل المنافذ العمل بالمعدل الكامل في وقت واحد.

يسرد دليل عتاد المنصة هذه القواعد لكل منفذ؛ وهي غير مرئية في الوحدة.

PHYs، ومُعيدات التوقيت، وgearboxes على اللوحة

بين ASIC والقفص قد توجد PHY (لمنافذ RJ45)، أو مُعيد توقيت (retimer) (لتنظيف مسارات PCB الطويلة في الصناديق عالية الكثافة)، أو gearbox (مثل 2 × مسارات ASIC بسرعة 50G ↔ 4 × مسارات وحدة بسرعة 25G في بعض تصاميم 100G)، أو محرك MACsec. وكل واحد منها يضيف كمونًا وقيوده الخاصة في السرعة/FEC، وكل واحد موضع إضافي يمكن أن يُضبَط فيه مسار بشكل خطأ. وكون المنفذ «متصلًا مباشرة بـASIC» أمر مهم لضوئيات LPO، التي تحتاج إلى معادِل ASIC نفسه للوصول إلى الوحدة (التضمين وDSP).

مستوى التحكم والناقل الثنائي الأسلاك

• تصل وحدة المعالجة إلى EEPROM الخاصة بالوحدات عبر مفكِّكات I²C (ناقل واحد لكل منفذ أو لكل مجموعة)، غالبًا عبر CPLD/FPGA يتولى أيضًا دبابيس الحضور، وLPMode، وإعادة الضبط، والمقاطعة (واجهة الإدارة الثنائية الأسلاك).
• الإقلاع تسلسل برمجي: اكتشاف ← قراءة بيانات التعريف ← تحقق ← تشغيل الطاقة ← ضبط المسارات ← تفعيل Tx ← استقصاء DDM؛ وتختلف إصدارات NOS في مدى اكتمال تنفيذها لـCMIS (مشكلات CMIS).
• استقصاء DDM تُجدوِله وحدة المعالجة — عادة كل بضع ثوانٍ إلى دقيقة؛ ومئات المنافذ تتشارك وحدة معالجة إدارة واحدة، لذا يمكن لاستقصاء SNMP الثقيل أن يُبطئها (قراءة DDM بالأدوات).
• السياسة (القوائم البيضاء، وerrdisable، وتجاوزات الجهات الخارجية) كود خالص من مستوى التحكم (كيف يتحقق كل NOS من الوحدة).

القدرة والتبريد للضوئيات

المخازن المؤقتة والتوجيه وعلاقتها بالضوئيات

لا علاقة تقريبًا — إلا أن ميزات الازدحام (PFC، وECN) تتفاعل مع أخطاء الوصلة: فالمنفذ الذي يُسقِط إطارات بسبب CRC يبدو كازدحام بالنسبة للتخزين وRDMA (إيثرنت بلا فقد). وسعة التوجيه (Tb/s)، وحجم المخازن المؤقتة، وأحجام الجداول هي ما يحدد دور المبدّل (الأدوار والطوبولوجيات)، لا ضوئياته.

السيليكون التجاري مقابل المخصَّص، وNOS المفتوح مقابل المغلق

مشهد أنظمة NOS وسلوكياتها تجاه الضوئيات: خريطة أنظمة NOS.

في CodingBox

تُتَّخذ قرارات المبدّل بناءً على بايتات هوية الوحدة، وهذا بالضبط ما يعرضه CodingBox ويحرِّره: رموز المعدل والتطبيقات التي يجب أن يدعمها SerDes، وفئة القدرة مقابل القفص، والموصل والتقنية الخاصة بمسار PHY للمنفذ (Check transceiver، EEPROM editor).

حزم المسارات التي يسلّمها SerDes إلى القفص — SFI، و25GAUI، وCAUI-4، و400GAUI-8، و800GAUI-8 — مع نقاط توافق C2M وتخطيط المسارات: XGMII وXAUI وعائلة AUI؛ والسلّم الكامل من MII إلى AUI: الواجهات المستقلة عن الوسط.

كيف تُحزَم هذه الأجزاء — ثابتة، أو شاسيه ببطاقات خط ونسيج، أو قابلة للتكديس، أو صناعية، أو white-box — مع اتجاه مسار الهواء والتكرار: فئات المبدّلات وعوامل الشكل؛ وما تُسمّى المنافذ بمجرد تركيب الصندوق في الرف: تسمية المنافذ ومؤشرات LED.