SFP e QSFP: le differenze che contano

La gabbia è il prodotto, il numero di corsie è la specifica

L’SFP nacque per sostituire il GBIC ingombrante e il suo involucro meccanico fu congelato presto: circa 13,4 mm di larghezza, 8,5 mm di altezza, 56,5 mm di profondità, connettore a 20 contatti, un solo rail a 3,3 V. L’SFP+ non ha allargato quel guscio: ha alzato il tetto elettrico a 10,3125 Gbps, ed è per questo che un modulo 10G entra fisicamente in una gabbia 1G e che poi decide l’ASIC. I documenti di base sono INF-8074 per l’involucro, SFF-8431 per l’elettrico 10G e SFF-8472 per la mappa diagnostica.

Il QSFP riprende lo stesso linguaggio progettuale e lo allarga a quattro corsie: circa 18,35 mm di larghezza, 8,5 mm di altezza, 72,4 mm di profondità, 38 pin, definito da SFF-8436 per la generazione 40G e da SFF-8665 per quella 100G. La scala di velocità è corsie per velocità di corsia: 4 × 1G nel primo QSFP, 4 × 10G nel QSFP+, 4 × 25G nel QSFP28, 4 × 50G PAM4 nel QSFP56. Il QSFP-DD aggiunge una seconda fila di contatti e raddoppia a otto corsie: così il 400G entra in una gabbia che somiglia ancora al suo antenato.

Cinque millimetri in più di larghezza sembrano poca cosa finché non si contano le gabbie su un pannello 1U: quelle strette a una corsia ne ospitano 48, quelle larghe a quattro corsie da 32 a 36. Si scambia numero di porte con banda per porta, e questo scambio è tutto il dibattito.

SFP e QSFP a confronto

Che cosa compra davvero la quarta corsia, e quanto costa

La ragione commerciale del QSFP non è la banda grezza, ma la divisibilità: una porta QSFP28 100G configurata 4 × 25G serve quattro server da una sola porta ASIC; una QSFP+ 40G spezzata in 4 × 10G fa lo stesso per un parco server più vecchio. Su un leaf a 32 porte 100G, suddividerne 24 produce 96 link 25G verso i server e otto porte ancora a 100G per gli uplink. È questa aritmetica che ha portato il leaf-spine sulla gabbia a quattro corsie.

• DAC in breakout — uno shell QSFP lato switch, quattro shell SFP lato server, rame per tutta la tratta. Il più economico e il meno energivoro, ma confinato a pochi metri nel rack.
• AOC in breakout — la stessa divisione in fibra terminata in fabbrica, comoda lungo una fila di rack, lunghezza comunque fissa.
• Ottica parallela più arnese — un modulo SR4 o PSM4 nella porta QSFP e un fan-out MPO verso 4×LC fino a quattro moduli a corsia singola. L’unica opzione che sopravvive al cablaggio strutturato, perché ogni gamba termina su una porta di patch panel.

La trappola è nel software, non nell’ottica. Una porta già suddivisa fisicamente continua a comportarsi come un’interfaccia 100G finché il sistema operativo non riceve l’istruzione; le quattro sottointerfacce non compaiono da sole e il comando esatto cambia con il sistema di rete. Seconda trappola: il FEC. In un breakout 25G il modulo lato server e la sotto-porta QSFP devono concordare il framing Reed-Solomon, e il disallineamento produce il sintomo classico di sottointerfacce che esistono, riportano luce e non passano mai traffico.

Il breakout ha anche un raggio d’azione. Una faccia MPO sporca, o una gamba piegata dell’arnese, abbatte quattro link server in un colpo invece di uno. Sulle porte di accesso è un prezzo accettabile; su un link che deve consegnare 100G interi a un solo host, il breakout è semplicemente lo strumento sbagliato.

Dove l’SFP+ vince ancora

Quattro corsie non sono automaticamente meglio. C’è una lunga lista di lavori in cui la gabbia a corsia singola è la risposta giusta, e la maggior parte sta fuori dal nucleo hyperscale.

Distanza. Un modulo SFP+ ZR 10G arriva a 80 km su una coppia duplex a 1550 nm: è esattamente ciò che fa il nostro BLS558-77BL, con versioni ER a 40 km e LR a 10 km nello stesso guscio. I QSFP comparabili si fermano molto prima: il 100G ER4 arriva a circa 40 km e costa diverse volte tanto per porta. Quando tra i due estremi c’è una città, una corsia e una coppia di fibra sono la risposta economica.

Scarsità di fibra. Le ottiche 10G bidirezionali trasmettono su una lunghezza d’onda e ricevono su un’altra, così un singolo filo porta l’intero link. La nostra serie BLB copre 20, 40 e 60 km in quella forma. In un cavidotto già pieno, dimezzare i fili vale più che raddoppiare le corsie.

Multiplexing in lunghezza d’onda. Gli SFP+ CWDM e DWDM mettono molti canali 10G su una coppia tramite ottica passiva: le famiglie BLC e BLD coprono 20, 40 e 80 km. Non esiste un equivalente a quattro corsie altrettanto economico, perché il multiplexing avviene fuori dal modulo.

Derivate in rame. Un SFP 1000BASE-T permette a una porta in fibra di servire una tratta RJ45: è così che gli switch di accesso assorbono il cablaggio esistente senza convertitori di media.

Densità a 25G. L’SFP28 insiste sulla gabbia stretta: 25,78 Gbps su una corsia significa uno switch di accesso 1U a 48 porte invece che a 24. I nostri BLM11C, BLM333 e BLM336 coprono da 100 m in multimodale a 40 km in monomodale in quella forma.

Ricambi. Una rete mista a corsia singola tiene un ricambio per classe di distanza. Una a quattro corsie ne tiene uno per velocità e per codifica, e il budget ricambi cresce più in fretta del numero di porte.

Le regole che decidono se la porta si accende

Le tabelle di specifica descrivono ciò che dovrebbe funzionare. Sei regole descrivono ciò che funziona davvero.

1. Il tetto di velocità sta nell’host, non nel modulo. Una porta QSFP28 normalmente accetta un QSFP+ 40G e lo fa girare a 40G. Il contrario fallisce: una porta QSFP+ non può dare il clock a un modulo 100G. La stessa asimmetria vale per SFP: le porte SFP+ dual-rate scendono a 1G, una gabbia solo 1G non pilota un modulo 10G.
2. La velocità scende, il formato no. Un modulo SFP non entra in una gabbia QSFP senza un adattatore dedicato, e l’adattatore serve solo dove il sistema di rete lo supporta. Inserimento fisico e abilitazione logica sono due approvazioni separate.
3. La pagina di identità fa parte del prodotto. Due moduli con ottica identica possono portare contenuti EEPROM diversi, e le piattaforme che validano l’identità del fornitore rifiutano quello sbagliato. È il meccanismo dietro la codifica EEPROM e compatibilità.
4. Le mappe di gestione hanno cambiato generazione. L’SFP parla SFF-8472, QSFP+ e QSFP28 parlano SFF-8636, QSFP-DD e successivi parlano CMIS. Un host che si aspetta CMIS etichetta «non supportato» un modulo perfettamente sano con mappa vecchia.
5. Il FEC si negozia solo se entrambi gli estremi sono d’accordo. Oltre 50G per corsia il framing Reed-Solomon KP4 è obbligatorio, non opzionale, e qualsiasi interruzione nella catena — modulo, cavo, host remoto — si vede come un contatore di correzioni che sale invece di un link pulito.
6. Il budget termico è una decisione sul numero di porte. Un modulo 400G con DSP può assorbire dodici volte un SFP 1G. Riempire ogni gabbia di una scheda non è lo stesso che riempirle dentro il loro progetto termico.

Scegliere nell’ordine giusto

Parti dall’estremo, non dal modulo. Che velocità serve davvero al dispositivo, e su quale distanza? Poi chiediti quale budget stringe: se dominano i fili di fibra o il costo di scavo, vincono corsia singola e WDM; se dominano unità rack e porte ASIC, vincono quattro corsie e breakout. Solo dopo scegli il codice, e conferma profilo di porta e codifica prima dell’ordine, non all’arrivo dei moduli.

Quest’ordine spiega perché i due formati convivono invece di competere. Un SFP+ LR 10G in accesso e un uplink QSFP28 100G sullo stesso switch non sono un compromesso: sono la stessa decisione presa due volte, un vincolo alla volta. Le nostre pagine SFP+, QSFP+ e QSFP28 elencano classi di distanza e codici dei due lati, e la nota leaf-spine da 25G a 100G sviluppa l’aritmetica delle porte.

Domande frequenti

Si può usare un modulo SFP+ in una porta QSFP?

Non direttamente. Gusci e pinout non hanno nulla in comune, quindi l’SFP deve stare in un adattatore dedicato, e l’adattatore deve essere supportato dal sistema di rete installato. Anche così la porta gira a 10G, per cui di solito esistono alternative più economiche.

Il QSFP è sempre più veloce dell’SFP+?

No. Il QSFP è un involucro a quattro corsie, e la versione più vecchia portava 4 × 1G, più lenta di un singolo SFP+ 10G. La velocità aggregata è corsie per velocità di corsia: un QSFP+ 40G sono quattro corsie a 10G, un QSFP28 100G quattro corsie a 25G.

Un QSFP+ 40G entra in una porta QSFP28 100G?

Nella maggior parte dei casi sì, e la porta scende a 40G. Vale comunque la pena verificarlo nella matrice transceiver della piattaforma, perché alcune versioni di sistema limitano il funzionamento a velocità mista su schede specifiche.

Il breakout richiede un cavo speciale o basta un qualsiasi percorso QSFP-SFP?

Serve un assembly costruito apposta: un DAC in breakout, un AOC in breakout, oppure un modulo parallelo con arnese MPO. Un normale cordone duplex non può portare quattro corsie, ha solo due fibre.

Perché compaiono quattro sottointerfacce 25G ma restano down?

Due cause tipiche: la porta non è mai stata portata in modalità breakout nel software, quindi le sottointerfacce esistono senza una mappa di corsie valida; oppure modulo lato server e sotto-porta QSFP non concordano il framing FEC. Controlla prima la configurazione dell’interfaccia, poi il FEC ai due estremi.

SFP e QSFP riportano la stessa diagnostica?

Misurano le stesse cinque grandezze — temperatura di case, tensione di alimentazione, bias del laser, potenza trasmessa e ricevuta — ma attraverso mappe di memoria diverse. Per questo uno script diagnostico scritto per il layout di pagina SFP restituisce valori senza senso su un QSFP finché la mappa non è gestita correttamente.