سوئچ کے اندر: ASIC، SerDes، پورٹ گروپس، کنٹرول پلین

سوئچ پورٹ ٹرانسیور سے پہلے آخری مقام ہے، اور ماڈیول کو زیادہ تر جن کاموں کی اجازت ہوتی ہے — کون سی رفتاریں، آیا بریک آؤٹ کام کرتا ہے، کتنے پورٹس بیک وقت 25G چلا سکتے ہیں، DDM کتنی تیزی سے پول ہوتا ہے — اس پورٹ کے پیچھے موجود سلیکون اور فرم ویئر طے کرتے ہیں۔ یہ صفحہ باکس کھولتا ہے: فارورڈنگ ASIC اور اس کے SerDes، لینز کو پورٹس میں کیسے گروپ کیا جاتا ہے، کنٹرول پلین CPU دو تار بس کے ساتھ کیا کرتا ہے، اور آپٹکس کی پاور اور حرارت کہاں سے آتی ہے۔

سوئچ کا بلاک ڈایاگرام: فرنٹ پینل کیجز، PHYs اور ری ٹائمرز، فارورڈنگ ASIC، NOS کے ساتھ کنٹرول پلین CPU، I²C بس، پاور اور فینز

تین پلینز

پلین	ہارڈویئر	آپٹکس کے لیے کام
ڈیٹا پلین	فارورڈنگ ASIC (Broadcom Trident/Tomahawk، Marvell، Nvidia Spectrum جیسے مرچنٹ سلیکون، یا وینڈر کسٹم)، اس کے SerDes، PHYs/ری ٹائمرز	ماڈیول میں برقی لینز چلاتا ہے، PCS/FEC، MACs، فارورڈنگ چلاتا ہے
کنٹرول پلین	نیٹ ورک OS چلانے والا عمومی مقصد CPU	I²C پر ماڈیول EEPROMs پڑھتا ہے، شناخت کی توثیق کرتا ہے، پالیسی لاگو کرتا ہے، لینز کنفیگر کرتا ہے، DDM پول کرتا ہے، الارمز اٹھاتا ہے
مینجمنٹ	آؤٹ آف بینڈ Ethernet/کنسول، کبھی BMC	یہاں آپ `show interface transceiver` اور syslog دیکھتے ہیں

ڈیٹا پلین تیز اور سادہ ہے؛ کنٹرول پلین سست ہے اور فیصلے کرتا ہے۔ اسی لیے ماڈیول برقی طور پر کامل ہونے کے باوجود "unsupported" ہو سکتا ہے: CPU نے انکار کیا (ہوسٹ کیا کرتا ہے)۔

SerDes اور لینز

ہر پورٹ ASIC سے آنے والی SerDes لینز کا بنڈل ہے۔ ان کا فی لین ریٹ چپ نسل کی خاصیت ہے:

ASIC نسل (عام)	SerDes لین	پورٹ اختیارات
1G دور	1.25 GBd	SFP 1G، RJ45
10G	10.3 GBd	SFP+؛ 4 لینز → QSFP+ 40G
25G	25.78 GBd NRZ	SFP28؛ 4 لینز → QSFP28 100G؛ اکثر 10G فال بیک
50G	26.5 GBd PAM4	SFP56؛ QSFP56 200G؛ 8 لینز → 400G (QSFP-DD/OSFP)
100G	53.1 GBd PAM4	QSFP112؛ 8 لینز → 800G
200G	106 GBd PAM4	8 لینز → 1.6T (OSFP224، OSFP-XD 16 لینز پر)

ماڈیول کو ایسا لین ریٹ چاہیے جو SerDes پیدا کر سکے۔ 25G-SerDes پورٹ 10G ماڈیول صرف تب چلاتا ہے جب SerDes کم ریٹ بھی سپورٹ کرے (زیادہ تر کرتے ہیں)؛ 50G-PAM4 لین کو بعض چپس پر 25G-NRZ لین میں سست نہیں کیا جا سکتا — اسی لیے "یہ پورٹ 25G سپورٹ نہیں کرتا" (Ethernet نسلیں)۔

پورٹ گروپس اور رفتار کی پابندیاں

SerDes کو کواڈز (ایک کلاک/PLL بانٹنے والی چار لینز کے گروپس) میں منظم کیا جاتا ہے۔ نتائج:

اسپیڈ گروپس — بہت سے 25G پلیٹ فارمز پر کواڈ کے چار SFP28 پورٹس سب کو 10G یا سب کو 25G پر چلنا ہوتا ہے؛ مکسنگ رد ہوتی ہے یا خاموشی سے ڈاؤن گریڈ کرتی ہے (رفتار اور ریٹ)۔
بریک آؤٹ — QSFP پورٹ کی چار لینز صرف تب چار پورٹس بن سکتی ہیں جب ASIC اور پورٹ کی PHY میپنگ اس کی اجازت دے؛ اکثر صرف مخصوص پورٹس (یا ہر دوسرا پورٹ) بریک آؤٹ ہو سکتا ہے، اور بریک آؤٹ فعال کرنے سے پڑوسی غیر فعال ہو جاتا ہے (بریک آؤٹ اور MPO کیبلنگ)۔
ہر پورٹ گروپ کے لیے FEC — FEC موڈ کبھی ایک گروپ میں مشترک ہوتا ہے۔
اوور سبسکرائبڈ اپ لنکس — کچھ ڈیزائنز ASIC کے پاس موجود تعداد سے زیادہ فرنٹ پینل لینز ملٹی پلیکس کرتے ہیں، اس لیے تمام پورٹس بیک وقت فل ریٹ پر نہیں چل سکتے۔

پلیٹ فارم کی ہارڈویئر گائیڈ ہر پورٹ کے لیے یہ اصول درج کرتی ہے؛ وہ ماڈیول میں نظر نہیں آتے۔

بورڈ پر PHYs، ری ٹائمرز اور گیئر باکسز

ASIC اور کیج کے درمیان PHY (RJ45 پورٹس کے لیے)، ری ٹائمر (ہائی ریڈکس باکسز میں طویل PCB ٹریسز پر برقی سگنلز کو صاف کرنے کے لیے)، گیئر باکس (مثلاً بعض 100G ڈیزائنز میں 2 × 50G ASIC لینز ↔ 4 × 25G ماڈیول لینز) یا MACsec انجن ہو سکتا ہے۔ ہر ایک لیٹنسی اور اپنی رفتار/FEC پابندیاں بڑھاتا ہے، اور ہر ایک ایسی جگہ ہے جہاں لین غلط کنفیگر ہو سکتی ہے۔ آیا پورٹ "ASIC سے براہ راست منسلک" ہے، LPO آپٹکس کے لیے اہم ہے، جن کے لیے ASIC کا اپنا ایکولائزر ماڈیول تک پہنچنا ضروری ہوتا ہے (ماڈیولیشن اور DSP)۔

کنٹرول پلین اور دو تار بس

CPU، I²C ملٹی پلیکسروں کے ذریعے ماڈیول EEPROMs تک پہنچتا ہے (ہر پورٹ یا گروپ کے لیے ایک بس)، اکثر CPLD/FPGA کے راستے سے جو پریزنس، LPMode، ری سیٹ اور انٹرپٹ پنز بھی سنبھالتا ہے (دو تار انٹرفیس)۔
برنگ اپ ایک سافٹ ویئر سیکوئنس ہے: ڈٹیکٹ → شناخت پڑھیں → توثیق → پاور اپ → لینز کنفیگر کریں → Tx فعال کریں → DDM پول کریں؛ NOS ریلیزز، CMIS کو کتنی مکمل طرح نافذ کرتی ہیں، اس میں مختلف ہیں (CMIS مسائل)۔
DDM پولنگ CPU شیڈول کرتا ہے — عموماً ہر چند سیکنڈ سے ایک منٹ؛ سیکڑوں پورٹس ایک مینجمنٹ CPU بانٹتے ہیں، اس لیے بھاری SNMP پولنگ اسے سست کر سکتی ہے (ٹولز سے DDM پڑھنا)۔
پالیسی (وائٹ لسٹس، errdisable، تھرڈ پارٹی اوور رائیڈز) خالص کنٹرول پلین کوڈ ہے (ہر NOS ماڈیول کی توثیق کیسے کرتا ہے)۔

آپٹکس کے لیے پاور اور کولنگ

شے	عام	نوٹس
ہر کیج کے لیے 3.3 V	کلاس محدود: 1.5 W (SFP+)، 3.5–5 W (QSFP28)، 12–15 W (QSFP-DD)، 15–25+ W (OSFP)	اس سے تجاوز → ماڈیول لو پاور میں روکا جاتا ہے (پاور اور حرارت)
فیس پلیٹ ایئر فلو	فرنٹ ٹو بیک یا بیک ٹو فرنٹ	غیر موزوں ماڈیول ہیٹ سنک رخ یا بند ان ٹیکس آپٹکس کو زیادہ گرم کرتے ہیں
کل آپٹکس بجٹ	400G باکس پر 32 × 12 W ≈ 0.4 kW؛ 800G پر 64 × 16 W ≈ 1 kW	سوئچ کی PSU ریٹنگ کا قابلِ توجہ حصہ

بفرز، فارورڈنگ اور ان کا آپٹکس سے تعلق

تقریباً کچھ نہیں — سوائے اس کے کہ کنجیشن خصوصیات (PFC، ECN) لنک ایررز سے تعامل کرتی ہیں: CRC پر فریم ڈراپ کرنے والا پورٹ اسٹوریج اور RDMA کو کنجیشن لگتا ہے (لاس سے پاک Ethernet)۔ فارورڈنگ صلاحیت (Tb/s)، بفر سائز اور ٹیبل سائزز سوئچ کا کردار طے کرتے ہیں (کردار اور ٹوپولوجیز)، اس کی آپٹکس نہیں۔

مرچنٹ بمقابلہ کسٹم سلیکون، اوپن بمقابلہ بند NOS

ماڈل	مثالیں	آپٹکس کے لیے نتیجہ
مرچنٹ ASIC + وینڈر NOS	زیادہ تر انٹرپرائز اور DC سوئچز	وینڈر پالیسی آپٹکس سپورٹ طے کرتی ہے؛ ASIC سے ہارڈویئر حدود
مرچنٹ ASIC + اوپن NOS	وائٹ باکس ہارڈویئر پر SONiC، Cumulus	پالیسی کم سے کم ہے؛ مطابقت کی جانچ آپ کی ذمہ داری ہے
کسٹم ASIC + وینڈر NOS	بعض کیریئر اور ہائی اینڈ DC پلیٹ فارمز	قریبی انضمام؛ اکثر سخت ترین توثیق

NOS کا منظرنامہ اور اس کے آپٹکس رویے: نیٹ ورک آپریٹنگ سسٹمز۔

CodingBox میں

سوئچ کے فیصلے ماڈیول کے شناختی بائٹس پر ہوتے ہیں، اور CodingBox انہیں دکھاتا اور ترمیم کرتا ہے: ریٹ کوڈز اور ایپلیکیشنز جنہیں SerDes کو سپورٹ کرنا چاہیے، کیج کے مقابلے میں پاور کلاس، پورٹ کے PHY راستے کے لیے کنیکٹر اور ٹیکنالوجی (Check transceiver، EEPROM editor)۔

لین بنڈلز جو SerDes کیج کو دیتا ہے — SFI، 25GAUI، CAUI-4، 400GAUI-8، 800GAUI-8 — C2M مطابقت پوائنٹس اور لین میپنگ کے ساتھ: XGMII، XAUI اور AUI خاندان؛ MII سے AUI تک پوری سیڑھی: میڈیا سے آزاد انٹرفیسز۔

ان اجزا کو کیسے پیک کیا جاتا ہے — فکسڈ، لائن کارڈز اور فیبرک کے ساتھ چیسس، اسٹیک ایبل، صنعتی، وائٹ باکس — ایئر فلو سمت اور ریڈنڈنسی کے ساتھ: سوئچ کلاسز اور فارم فیکٹرز؛ باکس ریک ہونے کے بعد پورٹس کو کیا کہا جاتا ہے: پورٹ نام گذاری اور LEDs۔

اگر آپ کو اس مضمون میں کوئی غلطی یا عدم درستی ملے تو متعلقہ حصہ منتخب کریں اور Ctrl+Enter دبا کر ۔