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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 7–6Level 1 ≤ 1.5 W · 2 ≤ 2.5 W · 3 ≤ 3.5 W · 4 > 3.5 W
QSFP+(SFF-8636)字节 129 bit 7–6Class 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 / CFP4MDIO 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 SFP0.5–0.8 WI—
1000BASE-T SFP1.0–1.3 WI / II内置 PHY,发热明显
1000BASE-ZX / EZX0.8–1.2 WI / II—
10GBASE-SR SFP+0.6–0.8 WIVCSEL,无需 CDR
10GBASE-LR SFP+0.8–1.0 WI—
10GBASE-ER / ZR SFP+1.2–1.5 WIIAPD 接收机,部分带 TEC
10G DWDM tunable SFP+1.5–2.0 WII / IIITEC 与调谐
10GBASE-T SFP+(30 m / 80 m)1.8–2.5 WII / III超出许多笼子的限制,需核实平台
10G BiDi SFP+0.8–1.0 WI—
25GBASE-SR / LR SFP280.8–1.2 WI内置 CDR
40GBASE-SR4 QSFP+1.2–1.5 W1—
40GBASE-LR4 QSFP+3.0–3.5 W44 个 DFB + 复用器
100GBASE-SR4 QSFP282.0–3.5 W3 / 4—
100G PSM4 / DR / CWDM4 QSFP283.0–3.5 W4—
100GBASE-LR4 QSFP283.5–4.5 W4 / 5 / 6部分带 TEC
100GBASE-ER4 / ER4-lite4.5–5.5 W6 / 7SOA 或大功率激光器
200G FR4 / DR4 QSFP565–6 W7 / 8PAM4 DSP
400GBASE-SR8 / DR4 QSFP-DD8–10 W4 / 5功耗主要来自 DSP
400GBASE-FR4 / LR4 QSFP-DD9–12 W5 / 6EML 激光器
400G ZR(QSFP-DD)/ ZR+(OSFP)15–20 W / 18–24 W8相干 DSP;QSFP-DD 版 ZR 常因散热限制在 80 km 以内
400G LPO4–6 W2 / 3无 DSP(DSP 与 LPO)
800G SR8 / DR8 OSFP / QSFP-DD80013–16 W7 / 8—
800G 2×FR4 / 2×LR415–18 W8—
800G ZR / ZR+22–28 W8多为 OSFP
1.6T DR8(OSFP224 / OSFP-XD)20–30 W8早期产品
Passive DAC0 W1 / 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 W2 / 3—
AOC 10G / 25G0.5–1 W 每端I—
AOC 100G / 400G / 800G每端 2 / 4–5 / 6–8 W3 / 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 VCFP 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

  1. 从平台硬件手册中查笼子限制(按端口,有时按端口组)。
  2. 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。
  3. 对于 10GBASE-T SFP+、ZR/可调谐 SFP+、400G ZR 和 800G 模块,务必逐项核实。
  4. 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。
  5. 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)。


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