按模块类型划分的功率等级与典型功耗
交换机笼子能提供固定的 3.3 V 功率预算,并带走固定的热量。模块声明自己需要的等级,主机将其与笼子的能力比较,一旦不匹配,模块就会卡在低功耗模式,或者端口过热。本页把两方面的数据放在一起查:各封装形式的等级梯度及承载它们的字节,以及实际模块的真实功耗——用于笼子限制、电源选型和散热计算。
按封装形式划分的等级梯度
| 系列 | 声明位置 | 阶梯 |
|---|---|---|
| SFP / SFP+ / SFP28(SFF-8472、SFF-8431) | A0h 字节 64 bit 1–0(功率等级 2/3),字节 66 bit…(因版本而异) | Level I ≤ 1.0 W · Level II ≤ 1.5 W · Level III ≤ 2.0 W(SFF-8431 Rev 4.1 增加 level 3);> 2 W 超出 MSA 范围 |
| XFP(INF-8077i) | 字节 220 bit 7–6 | Level 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 2.5 W · 3 ≤ 3.5 W · 4 > 3.5 W |
| QSFP+(SFF-8636) | 字节 129 bit 7–6 | Class 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 2.0 · 3 ≤ 2.5 · 4 ≤ 3.5 W |
| QSFP28(SFF-8636 Rev 2.x) | 字节 129 bit 1–0(class 5–7)、字节 107(class 8 最大功率 ×0.1 W) | Class 5 ≤ 4.0 W · 6 ≤ 4.5 · 7 ≤ 5.0 · 8 = 字节 107 中的值 |
| QSFP-DD / OSFP / SFP-DD / QSFP-DD800(CMIS) | page 00h 字节 200 bit 7–5(class)、字节 201(最大功率 ×0.25 W) | Class 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 3.5 · 3 ≤ 7 · 4 ≤ 8 · 5 ≤ 10 · 6 ≤ 12 · 7 ≤ 14 · 8 > 14 W(字节 201) |
| OSFP MSA 笼子 | 机械/热规范 | 集成散热片时最高 25–30 W;OSFP-XD/OSFP224 更高 |
| CFP / CFP2 / CFP4 | MDIO 寄存器 | 最高分别为 32 W / 12 W / 6 W |
各系列的低功耗模式均为 ≤ 1.5 W;主机只有在校验完等级之后才会解除该模式(功率与热管理、 主机初始化)。
实际模块的典型功耗
数值取自常见产品数据手册中的典型最大值;等级是声明的上限,功耗是实测的耗电量。
| 模块 | 典型功耗 | 常见等级 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 1000BASE-SX / LX SFP | 0.5–0.8 W | I | — |
| 1000BASE-T SFP | 1.0–1.3 W | I / II | 内置 PHY,发热明显 |
| 1000BASE-ZX / EZX | 0.8–1.2 W | I / II | — |
| 10GBASE-SR SFP+ | 0.6–0.8 W | I | VCSEL,无需 CDR |
| 10GBASE-LR SFP+ | 0.8–1.0 W | I | — |
| 10GBASE-ER / ZR SFP+ | 1.2–1.5 W | II | APD 接收机,部分带 TEC |
| 10G DWDM tunable SFP+ | 1.5–2.0 W | II / III | TEC 与调谐 |
| 10GBASE-T SFP+(30 m / 80 m) | 1.8–2.5 W | II / III | 超出许多笼子的限制,需核实平台 |
| 10G BiDi SFP+ | 0.8–1.0 W | I | — |
| 25GBASE-SR / LR SFP28 | 0.8–1.2 W | I | 内置 CDR |
| 40GBASE-SR4 QSFP+ | 1.2–1.5 W | 1 | — |
| 40GBASE-LR4 QSFP+ | 3.0–3.5 W | 4 | 4 个 DFB + 复用器 |
| 100GBASE-SR4 QSFP28 | 2.0–3.5 W | 3 / 4 | — |
| 100G PSM4 / DR / CWDM4 QSFP28 | 3.0–3.5 W | 4 | — |
| 100GBASE-LR4 QSFP28 | 3.5–4.5 W | 4 / 5 / 6 | 部分带 TEC |
| 100GBASE-ER4 / ER4-lite | 4.5–5.5 W | 6 / 7 | SOA 或大功率激光器 |
| 200G FR4 / DR4 QSFP56 | 5–6 W | 7 / 8 | PAM4 DSP |
| 400GBASE-SR8 / DR4 QSFP-DD | 8–10 W | 4 / 5 | 功耗主要来自 DSP |
| 400GBASE-FR4 / LR4 QSFP-DD | 9–12 W | 5 / 6 | EML 激光器 |
| 400G ZR(QSFP-DD)/ ZR+(OSFP) | 15–20 W / 18–24 W | 8 | 相干 DSP;QSFP-DD 版 ZR 常因散热限制在 80 km 以内 |
| 400G LPO | 4–6 W | 2 / 3 | 无 DSP(DSP 与 LPO) |
| 800G SR8 / DR8 OSFP / QSFP-DD800 | 13–16 W | 7 / 8 | — |
| 800G 2×FR4 / 2×LR4 | 15–18 W | 8 | — |
| 800G ZR / ZR+ | 22–28 W | 8 | 多为 OSFP |
| 1.6T DR8(OSFP224 / OSFP-XD) | 20–30 W | 8 | 早期产品 |
| Passive DAC | 0 W | 1 / I | 仅 EEPROM |
| ACC(linear active copper) | 0.5–1 W 每端 | 1 / I | — |
| AEC(retimed copper) | 400/800G 时每端 3–6 W | 2 / 3 | — |
| AOC 10G / 25G | 0.5–1 W 每端 | I | — |
| AOC 100G / 400G / 800G | 每端 2 / 4–5 / 6–8 W | 3 / 2 / 3 | — |
大致规律:VCSEL SR < DFB LR < EML/TEC ER-ZR < PAM4 DSP < 相干,在 400G 及以上的模块中,DSP 通常占总功耗的一半以上(模块电子器件)。
供电、电流与浪涌
| 项目 | 值 | 说明 |
|---|---|---|
| 供电电压 | 模块接口处 3.3 V ± 5%(3.135–3.465 V) | DDM 的 Vcc 读数应落在此区间内(温度与电压) |
| 达到等级上限时的电流 | 1.5 W → 0.45 A;3.5 W → 1.06 A;8 W → 2.4 A;14 W → 4.2 A;25 W → 7.6 A | 按每个笼子计算;高密度设备在 3.3 V 上需要数十安培 |
| 热插拔浪涌电流 | 由 MSA 限制(变化率与超出稳态的峰值);主机按笼子限制电流 | 超出限制的模块会触发端口保护 |
| 低功耗模式 | ≤ 1.5 W | 管理接口保持工作,Tx 关闭,DSP 空闲 |
| OSFP / QSFP-DD 是否需要 12 V? | 不需要——这些可插拔模块全部只用 3.3 V | CFP 系列及部分线卡光模块使用额外电源轨 |
发热与散热
| 项目 | 经验法则 |
|---|---|
| 瓦特 → BTU/h | × 3.412 |
| 壳温上限 | 商用级在规定测温点为 70 °C;等级限值均在此温度下定义(温度等级) |
| 笼子风道 | 模块的热量通过笼子的散热片和主机风道排出;进风口堵塞或风道反向会最先导致前排过热 |
| 机柜级 | 32 × 400G FR4 ≈ 350 W;64 × 800G ≈ 1 kW 的光模块功耗——与交换机 ASIC 本身相当 |
| 相干模块 | 20+ W 的 400ZR+ 需要 OSFP 或带骑跨式散热片的笼子;QSFP-DD 版本要么降低传输距离,要么运行温度偏高 |
超限的表现及主机的应对方式见 功率与热管理。
按功率选型
- 从平台硬件手册中查笼子限制(按端口,有时按端口组)。
- 与模块声明的等级(见上方字节)比较——而不是数据手册中的典型值。
- 对于 10GBASE-T SFP+、ZR/可调谐 SFP+、400G ZR 和 800G 模块,务必逐项核实。
- 在高密度设备上把光模块功耗加总,用于电源选型;并计入 ASIC 和风扇的功耗预算。
- 链路条件允许时优先选择 LPO 或更低等级的 PMD——功耗同时意味着散热和成本。
在 CodingBox 中
对于 SFF-8472、SFF-8636 和 CMIS 模块,声明的功率等级和最大功率字节都会显示在检测界面上;编辑这些字节不会改变模块的实际功耗,只会改变主机的判断——如果改出的等级低于真实功耗,触发的是端口保护,而不是正常的低功耗保持(检测光模块、 EEPROM 编辑器)。