SFPとQSFPの違い：ケージ・レーン数・選定順序

ケージが製品であり、レーン数が仕様である

SFPは嵩張るGBICの置き換えとして生まれ、機械的な外形は早い段階で固定されました。幅およそ13.4 mm、高さ8.5 mm、奥行き56.5 mm、20ピンのカードエッジコネクタ、3.3 V単一電源です。SFP+はこの筐体を大きくせず、電気的な上限を10.3125 Gbpsへ引き上げました。だから10Gモジュールが物理的に1Gケージへ入り、その後にASICが対応できるかで結果が決まります。基準文書は外形がINF-8074、10Gの電気仕様がSFF-8431、診断マップがSFF-8472です。

QSFPは同じ設計言語を4レーンへ広げます。幅およそ18.35 mm、高さ8.5 mm、奥行き72.4 mm、38ピン。40G世代はSFF-8436、100G世代はSFF-8665で規定されます。速度の階段はレーン数×レーン速度で、初代QSFPが4×1G、QSFP+が4×10G、QSFP28が4×25G、QSFP56が4×50G PAM4です。QSFP-DDは接点を2列目に増やして8レーンへ倍化し、400Gを祖先に似たケージへ収めました。

幅5 mmの差は取るに足らないように見えますが、1Uフェースプレートに何個のケージが並ぶかを数えると事情が変わります。細い1レーンケージなら48個、広い4レーンケージでは32〜36個です。ポート数を単一ポートの帯域と交換しているわけで、議論の本質はこの交換そのものです。

SFPとQSFPのパラメータ比較

4本目のレーンが買うもの、請求されるもの

QSFPの商業的な理由は生の帯域ではなく「分割できること」です。100G QSFP28ポートを4×25Gで設定すれば、1つのASICポートから4台のサーバーを収容できます。40G QSFP+を4×10Gに割れば、旧世代のサーバープールに同じ効果があります。32ポート100Gのリーフスイッチで24ポートを分割すると、サーバー向け25Gリンクが96本、上り用に100Gのまま残るポートが8つ。この算術がリーフスパインを4レーンケージへ収束させました。

• ブレイクアウトDAC — スイッチ側はQSFP1個、サーバー側はSFP4個、全区間銅線。最も安く低消費電力ですが、ラック内数メートルに限られます。
• ブレイクアウトAOC — 同じ分割を工場端末処理した光ファイバで実現。ラック1列なら扱いやすく、長さは固定です。
• パラレル光＋ハーネス — QSFPポートにSR4またはPSM4を挿し、MPOから4×LCへ分岐して単一レーンモジュール4個へ。構造化配線に載せられる唯一の方式で、各脚が通常のパッチパネルポートで終端します。

落とし穴は光学ではなくソフトウェア側です。物理的に分割済みのポートも、OSに伝えるまで1本の100Gインタフェースとして振る舞います。4つのサブインタフェースは勝手に現れず、コマンドもネットワークOSごとに異なります。2つ目の落とし穴はFECです。25Gブレイクアウトではサーバー側モジュールとQSFPサブポートがReed-Solomonのフレーミングで一致する必要があり、食い違うと「サブインタフェースは存在し、光も出ているのにトラフィックが一切通らない」という典型的な症状になります。

分割には影響範囲の問題もあります。MPO端面の汚れ1つ、あるいはハーネスの脚の折れ1本で、サーバーリンクが1本ではなく4本同時に落ちます。アクセスポートなら許容できる代償ですが、1台のホストへ100Gを丸ごと届けるリンクでは、分割は単純に誤った道具です。

SFP+が依然として勝つ場面

4レーンが常に優れているわけではありません。単一レーンケージが正解になる仕事は多く、その大半はハイパースケールの中核にはありません。

距離。 10G SFP+ ZRは1550 nmのデュプレックス1対で80 kmに届きます。当社のBLS558-77BLがまさにそれで、同じ筐体に40 kmのERと10 kmのLRもあります。同等のQSFPはもっと早く止まり、100G ER4は40 km程度が上限でポート単価は数倍です。両端が都市を挟む距離なら、1レーンとファイバ1対が経済的な答えです。

ファイバ不足。 双方向10G光は送受で波長が異なるため、1心でリンク全体を運べます。当社のBLBシリーズはその形態で20 km、40 km、60 kmを揃えています。ダクトが既に満杯なら、レーンを倍にするより心数を半分にする方が価値があります。

波長多重。 CWDMとDWDMのSFP+は、パッシブ光学部品を介して1対のファイバに多数の10Gチャネルを載せます。BLCとBLDファミリが20 km、40 km、80 kmをカバーします。同じ安さの4レーン版は存在しません。多重化がモジュールの外で起きるからです。

銅線への落とし込み。 1000BASE-T SFPを使えば光ポートでRJ45区間を収容できます。アクセススイッチがメディアコンバータなしで既存の銅線資産を取り込むのはこの方法です。

25Gでの密度。 SFP28は細いケージの利点を押し切ります。1レーン25.78 Gbpsは24ポートではなく48ポートの1Uアクセススイッチを意味します。当社のBLM11C、BLM333、BLM336はこの形態で100 mのマルチモードから40 kmのシングルモードまで対応します。

スペア部品。 単一レーン中心の網なら距離クラスごとに1個で済みます。4レーン中心なら速度ごと・コーディングごとに必要になり、スペア予算はポート数より速く膨らみます。

ポートがリンクアップするかを決めるルール

仕様表は「動くはずのもの」を語ります。実際に動くかを決めるのは次の6条です。

1. 速度の上限はモジュールではなくホストにある。 QSFP28ポートは通常40G QSFP+を受け入れ40Gで動きます。逆は成立せず、QSFP+ポートは100Gモジュールにクロックを与えられません。同じ非対称性はSFPにも当てはまり、デュアルレートSFP+ポートは1Gへ落ちますが、1G専用ケージは10G品を駆動できません。
2. 速度は下がっても、形状は変わらない。 SFPモジュールは専用アダプタなしでQSFPケージに入らず、そのアダプタもネットワークOSが対応している場合にしか意味を持ちません。物理的な嵌合と論理的な対応は別々の承認です。
3. 識別ページも製品の一部。 光学特性が同一でもEEPROMの中身は違い、ベンダー識別を検証するプラットフォームは誤った方を拒否します。EEPROMコーディングと互換性で扱っている仕組みがこれです。
4. 管理マップは世代で変わった。 SFPはSFF-8472、QSFP+とQSFP28はSFF-8636、QSFP-DD以降はCMISです。CMISを期待するホストは、完全に正常な旧マップのモジュールを「非対応」と表示します。
5. FECは両端が合意して初めて成立する。 1レーン50Gを超えるとReed-Solomon KP4フレーミングは任意ではなく必須で、モジュール・ケーブル・対向ホストのどこか1箇所でも欠けると、クリーンなリンクではなく訂正カウントの増加として現れます。
6. 熱予算はポート数の問題。 DSP付き400Gモジュールは1G SFPの12倍を引き込むことがあります。ラインカードの全ケージを埋めることと、熱設計の範囲内で埋めることは同じではありません。

正しい順序で選ぶ

モジュールではなく端点から始めます。機器が本当に必要とする速度はいくらで、距離はどれだけか。次にどの予算が効いているかを問います。心数や敷設コストが支配的なら単一レーンとWDM、ラックユニットとASICポート数が支配的なら4レーンと分割が勝ちます。型番を選ぶのはその後で、ポートプロファイルとコーディングは発注前に確認します。モジュール到着後ではありません。

この順序は、2つのフォームファクタが競合ではなく共存する理由でもあります。アクセス層の10G SFP+ LRと、同じスイッチ上の100G QSFP28上りは妥協ではなく、同じ意思決定を制約ごとに2回下したものです。当社のSFP+、QSFP+、QSFP28のページに両側の距離クラスと型番を掲載しており、25Gから100Gへのリーフスパイン解説ではポートの算術をさらに細かく扱っています。

よくある質問

SFP+モジュールをQSFPポートで使えますか。

そのままでは使えません。筐体もピン配置も無関係で、専用アダプタに載せる必要があり、そのアダプタもインストール済みのネットワークOSが対応している必要があります。しかもポートは10Gで動くため、通常はより安い代替があります。

QSFPは常にSFP+より速いのですか。

いいえ。QSFPは4レーンの筐体で、最も古い版は4×1Gでした。単一の10G SFP+より遅い構成です。集約速度はレーン数×レーン速度で、40G QSFP+は10Gの4レーン、100G QSFP28は25Gの4レーンです。

40G QSFP+は100G QSFP28ポートに挿せますか。

多くの場合挿せて、ポートは40Gへ落ちます。ただしプラットフォームのトランシーバマトリクスで確認する価値はあり、一部のOS版は特定ラインカードで混在速度動作を制限しています。

分割には専用ケーブルが必要ですか、それともQSFPからSFPへの経路なら何でもよいですか。

専用に作られたアセンブリが必要です。ブレイクアウトDAC、ブレイクアウトAOC、あるいはMPOハーネス付きのパラレルモジュールです。通常のデュプレックスパッチコードはファイバが2心しかなく、4レーンを運べません。

25Gサブインタフェースが4つ現れるのにdownのままなのはなぜですか。

よくある原因は2つです。ソフトウェア側でポートが分割モードに切り替わっておらず、サブインタフェースが有効なレーンマップなしで存在している。もう1つはサーバー側モジュールとQSFPサブポートでFECフレーミングが一致していない。まずインタフェース設定、次に両端のFEC設定を確認してください。

SFPとQSFPは同じ診断値を返しますか。

測定する5項目は同じで、筐体温度、供給電圧、レーザバイアス、送信電力、受信電力です。ただし記憶マップが異なります。そのためSFPのページ配置を前提に書いた診断スクリプトは、マップを正しく扱うまでQSFPでは意味のない数値を返します。