XLPPI im Vergleich zu XLAUI erklärt: Elektrische Schnittstellen für QSFP-Module

In Hochgeschwindigkeits-Ethernet-Systemen bestimmen elektrische Schnittstellen, wie Daten zwischen einem Host-Gerät und einem optischen Transceiver fließen. Zwei weit verbreitete Schnittstellen in 40G- und 100G-Netzwerkarchitekturen sind
XLPPI et XLAUI. Obwohl sie oberflächlich betrachtet ähnlich erscheinen – beide definieren mehrkanalige elektrische Signalisierung – erfüllen sie
unterschiedliche Zwecke
, stammen von
verschiedenen Standardisierungsgremien
, und unterstützen
unterschiedliche Leistungsgenerationen.
.

Dieser Artikel bietet einen strukturierten, autoritativen Vergleich von
XLPPI vs. XLAUI
, um zu verdeutlichen, wie jede Schnittstelle in moderne optische Modul-Ökosysteme passt, insbesondere bei
QSFP+, QSFP28, und QSFP56 Modulen, die weit verbreitet in Rechenzentren eingesetzt werden.
.

Die Grundlage: IEEE 802.3ba und die 40G-Architektur

Bevor wir uns den Unterschieden zuwenden, müssen wir die gemeinsame Basis verstehen. Sowohl XLAUI als auch XLPPI sind im Rahmen der
IEEE 802.3ba Standard- für 40-Gigabit-Ethernet definiert.
.

Das “XL” in beiden Akronymen steht für die römische Zahl für 40. Beide Schnittstellen nutzen eine
4-Kanal-Parallelarchitektur
, wobei jeder Kanal mit
10,3125 Gbit/s.

• Gesamtbandbreite:
  41,25 Gbps (einschließlich 64b/66b-Codierungs-Overhead).
  .

• Effektive Datendatenrate:
  40 Gbps.
  .

Allerdings unterscheiden sie sich hinsichtlich ihrer Position innerhalb der OSI-Physischen-Schicht-(PHY)-Hierarchie.
.

Was ist XLAUI? (40G Attachment Unit Interface)

XLAUI (40G Attachment Unit Interface)
ist eine von der IEEE definierte elektrische Schnittstelle, die in
IEEE 802.3ba for 40-Gigabit-Ethernet (40GbE). eingeführt wurde. Sie arbeitet mit:

• Wichtige Merkmale von XLPPI

• 10,3125 Gbps pro Kanal
  

• 64B/66B-Leitungscodierung
  

• NRZ-Signalisierung
  

▷ Zweck von XLAUI im 40G-Ethernet

XLAUI fungiert als interne elektrische Verbindung zwischen:

• MAC ⇆ PHY
  

• MAC ⇆ PMA/PMD
  

• PHY ⇆ internem optischem Motor (bei Plattformen mit fest eingebauter Optik)
  

Sie wird nicht direkt an der Steckverbinderschnittstelle für steckbare Module verwendet. Stattdessen ist XLAUI Teil des internen Signalpfads von Switches, Routern und Netzwerkkarten.
.

▷ Einsatzgebiete von XLAUI

XLAUI ist vor allem mit folgenden Technologien verbunden:

• 40GBASE-SR4 (MPO-12-Faser)
  

• 40GBASE-LR4 (4×10G λ WDM)
  

• 40GBASE-CR4 (DAC-Kabel)
  

Obwohl diese Module vier 10G-Kanäle nutzen, wird die XLAUI-Schnittstelle typischerweise
innerhalb des Hosts
, implementiert, nicht am QSFP+-Anschluss.
.

Was ist XLPPI? (Extended Low-Power/Low-Voltage Parallel Interface)

XLPPI (Erweiterte Low-Power/Low-Voltage-Parallel-Schnittstelle) ist eine von der MSA definierte elektrische Schnittstelle, die zwischen folgenden Komponenten verwendet wird:

• Host-PHY/ASIC ⇆ steckbare optische Module der QSFP-Familie

Im Gegensatz zu XLAUI (beschränkt auf 40 G), umfasst XLPPI mehrere Ethernet-Generationen und mehrere QSFP-Formfaktoren.

Unterstützte Geschwindigkeiten und Modulation

XLPPI unterstützt:

Ethernet-Generation	Modultyp	Lanes	Lane-Rate	Modulation
40G	QSFP+	4	10G	NRZ
100G	QSFP28	4	25G	NRZ
200G	QSFP56	4	50G	PAM4
400G	QSFP-DD	8	50G PAM4	PAM4
800G	QSFP-DD800	8	100 G PAM4	PAM4

Zweck von XLPPI

XLPPI gewährleistet:

• Niederspannungs-, niedrigstromoptimierte parallele Signalübertragung

• Zuverlässige hochgeschwindigkeitsfähige elektrische Verbindung zwischen Host und Modul

• Kompatibilität über alle QSFP-Generationen hinweg

• Stabile Funktion über kurze Leiterplattenleitungen mit strengen Signalintegritätsanforderungen (SI)

Damit ist XLPPI die dominierende elektrische Schnittstelle hinter modernen steckbaren Optikmodulen.

XLPPI vs. XLAUI – Wichtige Unterschiede

Die beiden Schnittstellen arbeiten in unterschiedlichen Bereichen der Ethernet-Architektur und verfolgen unterschiedliche Designziele.

Unterschiedliche Standardisierungsgremien

Schnittstelle	Definiert von	Primärer Anwendungsbereich
XLAUI	IEEE 802.3ba	Interne Schnittstelle zwischen MAC ⇆ PHY
XLPPI	QSFP/QSFP-DD-MSA	Schnittstelle zwischen Host ⇆ steckbarem optischem Modul

XLPPI ist eng an die QSFP-Familie gebunden, während XLAUI an die internen logischen Schichten des Ethernet gebunden ist.

Unterschiedliche Anwendungsschichten

Schicht	XLAUI	XLPPI
Schnittstellenposition	Innerhalb von Switch/Router	Am Modulstecker
Nutzer	MAC, PHY, PMA/PMD	ASIC/PHY ⇆ QSFP-Modul
Exposition gegenüber Hardware-Ingenieuren	Internes Siliziumdesign	Leiterplattendesign für steckbare Transceiver
Einsatz bei steckbaren Optikmodulen	Indirekt	Direkt

Unterschiedlich unterstützte Geschwindigkeiten

XLAUI ist festgelegt auf:

• 4 × 10,3125 Gbps (40 G)

XLPPI skaliert von 40 G → 800 G, je nach Modulformfaktor und SerDes-Generation.

Signaltechnologien

Funktion	XLAUI	XLPPI
Signalausbreitung	NRZ	NRZ + PAM4
Spannung	Standard	Niederspannungs-/stromoptimiert
SI-Optimierung	Veraltet	Fortgeschritten, speziell für QSFP
Future-proofing	Nein (nur 40 G)	Ja (40 G–800 G)

Warum moderne QSFP-Module XLPPI statt XLAUI verwenden

Denn XLPPI:

• Unterstützt heiß austauschbaren Modulen,

• optimiert Energieverbrauchs

• erhält die Signalintegrität bei höheren Geschwindigkeiten

• skaliert bis hin zu PAM4-Übertragung , wie sie für 200 G/400 G/800 G erforderlich ist

• passt sich den mechanischen und elektrischen Randbedingungen der QSFP-Stecker an

Alle modernen steckbaren Optikmodule –SFP+/SFP28, QSFP+/QSFP28, QSFP56, QSFP-DD– verwenden von der MSA definierte Niederspannungsschnittstellen, darunter XLPPI.

Relevanz des Anwendungsfalls für LINK-PP-Kunden

Für Kunden, die Hochgeschwindigkeitsoptikmodule auswählen LINK-PP, wobei das Verständnis von XLPPI und XLAUI folgende Punkte klärt:

• Warum QSFP+- und QSFP28-Module auf XLPPI angewiesen sind

• Wie elektrische Schnittstellen die Interoperabilität von Modulen beeinflussen

• Welche Modultypen 10G-, 25G-, 50G- oder 100G-Lane-Raten unterstützen

XLPPI vs. XLAUI – Übersichtstabelle

Kategorie	XLPPI	XLAUI
Standards	MSA	IEEE
Ethernet-Generationen	40G–800G	Nur 40G
Lane-Geschwindigkeiten	10G / 25G / 50G / 100G	10G
Modulation	NRZ & PAM4	NRZ
Schnittstellenposition	Host ⇆ Steckbares Modul	MAC ⇆ PHY (intern)
Verwendet in	QSFP+, QSFP28, QSFP56, QSFP-DD	Internem Silizium
Zukünftige Skalierbarkeit	High	Keine

Abschließende Gedanken

Sowohl XLPPI als auch XLAUI sind kritische Komponenten der elektrischen Ethernet-Architektur, adressieren jedoch grundlegend unterschiedliche Anforderungen. XLPPI ist die Schnittstelle hinter modernen QSFP-Optiktransceivern und ermöglicht ein skalierbares, stromsparendes und hochdichtes Netzwerk von 40G bis 800G. XLAUI, bleibt hingegen eine wichtige IEEE-Schnittstelle innerhalb der internen Logik von 40G-Ethernet, wird jedoch nicht am Steckverbinder des modularen Transceivers verwendet.

Das Verständnis dieser Unterschiede hilft Netzwerk-Ingenieuren bei der Auswahl der richtigen Hardware – und unterstützt Organisationen dabei, Stabilität und zukunftssichere Kompatibilität über ihre gesamte optische Infrastruktur hinweg sicherzustellen.