Cabo Breakout: O que é e como escolher um

Um cabo breakout pega uma conexão de alta-densidade e a separa em várias conexões individuais. Em data centers e redes de fibra, isso normalmente significa dividir uma porta QSFP, QSFP28, QSFP{3}}DD ou OSFP em diversas faixas de velocidade-mais baixas ou espalhar um tronco MPO/MTP em conexões LC, SC, FC ou ST individuais. O cabo não cria largura de banda extra; ele simplesmente expõe faixas ou fibras que já existem na extremidade de alta-densidade.

Este guia foi escrito para engenheiros de rede, operadores de data centers e equipes de compras que precisam escolher cabos breakout para ambientes de produção. Ele se concentra nas decisões que geralmente causam problemas em implantações reais: suporte a interrupções de portas, mapeamento de faixas, polaridade da fibra, codificação do fornecedor e alcance.

O que é um cabo breakout?

Um cabo breakout, também chamado de cabo fan-out ou chicote de fibra, combina vários caminhos de sinal dentro de uma única capa e termina cada caminho em seu próprio conector na extremidade oposta. Em vez de puxar vários cabos discretos de uma porta de switch ou patch panel de alta{2}}densidade, um único conjunto estruturado transporta todas as pistas e as separa apenas onde são necessárias.

Dois exemplos cobrem a maioria dos casos de uso de data centers:

• Detalhamento no nível do-transceptor: uma porta 100G QSFP28 transporta quatro pistas 25G; um cabo breakout QSFP28 para 4x SFP28 conecta essa única porta a quatro NICs de servidor 25G.
• Quebra de cabeamento estruturado: um tronco MPO de 12-fibras chega a um patch panel; um conjunto breakout de fibra MPO-para LC o converte em seis links LC duplex para switches e transceptores.

Cabo breakout, cabo de saída-de ventilador e cabo de chicote

Os três termos se sobrepõem e são usados ​​de forma inconsistente nos catálogos de fornecedores. Na prática:

Se você estiver adquirindo conjuntos de fibra e o fornecedor usar "chicote", "fan{0}}out" e "breakout" na mesma planilha de dados, peça que ele especifique a contagem de conectores, a contagem de fibras, o tipo de polaridade e o comprimento da furca. A terminologia não altera esses parâmetros, mas os parâmetros alteram se o cabo realmente funcionará.

Como funciona um cabo breakout

A função de um cabo breakout é a separação, não a multiplicação. Um link 40G QSFP+ consiste internamente em quatro pistas 10G; um cabo breakout expõe cada pista em seu próprio conector SFP+. A mesma lógica se aplica a 100G QSFP28 (quatro pistas de 25G), 200G QSFP56 (quatro pistas de 50G PAM4 ou duas de 100G) e 400G QSFP-DD ou OSFP (oito pistas de 50G PAM4, normalmente divididas como 4x 100G ou 2x 200G).

Para ruptura de fibra, um conector MPO contém fisicamente 8, 12, 16 ou 24 fibras em um único terminal. O cabo separa essas fibras em pares duplex terminados em LC, SC ou outros conectores simplex/duplex na extremidade do breakout.

Duas consequências decorrem disso:

• O switch ASIC e a porta devem suportar o modo de breakout solicitado. Uma porta que se parece com uma gaiola QSFP, mas é-codificada para operação nativa de 40G ou 100G, não aceitará um cabo breakout, independentemente do ajuste do conector.
• O mapeamento da pista deve estar correto em ambas as extremidades. Ordem de pista ou polaridade de fibra incompatíveis é o motivo mais comum pelo qual um cabo fisicamente fino não consegue criar links.

A estrutura e sinalização da via Ethernet são definidas no IEEE 802.3. Para as atribuições exatas de faixa usadas pelas variantes 40GBASE, 100GBASE e 400GBASE, oDocumentação do grupo de trabalho IEEE 802.3é a fonte autorizada.

Tipos comuns de cabos breakout

Cabo de fuga de fibra óptica

Os cabos breakout de fibra são a escolha padrão para cabeamento estruturado e qualquer link com comprimento superior a alguns metros. As montagens mais comuns em data centers são:

• MPO/MTP-12 a 6x LC duplex (OM3, OM4, OM5 ou modo único)
• MPO/MTP-8 a 4x LC duplex para transceptores de curto alcance 40G/100G usando quatro pistas
• MPO/MTP-Duplex LC de 24 a 12x para aplicação de patches de alta densidade
• Variantes de MPO-para-SC, MPO-para-FC ou MPO-para-ST para interfaces legadas

Use um cabo breakout de fibra quando a distância do link exceder o alcance prático do cobre, quando você precisar fazer a interface de um tronco MPO com transceptores equipados-LC ou quando o sistema de cabeamento for projetado em torno de painéis de conexão e backbones estruturados. Para o lado de assentamento do conector, consulte oLinha de produtos de conectores LC. Para a própria montagem breakout, oCatálogo de cabos breakout de fibra MTP / MPOabrange OM3, OM4, OM5 e variantes-de modo único em configurações de 8, 12 e 24 fibras.

Duas verificações decidem se um cabo breakout de fibra funcionará no primeiro plug-in:

• Polaridade. Os sistemas MPO usam polaridade Tipo A, Tipo B ou Tipo C. A polaridade no tronco, no breakout e no transceptor deve estar alinhada ou a transmissão e a recepção não serão emparelhadas corretamente.
• Tipo de fibra. As fibras OM3, OM4, OM5 e OS2 não são intercambiáveis ​​em altas taxas de dados. Misturar OM3 e OM4 no mesmo canal é tecnicamente possível, mas degrada o alcance suportado e geralmente é evitado em novas instalações. Para os limites de alcance prático em 10G, 25G, 100G e 400G, oReferência de distância de fibra multimodo OM1 a OM5é um ponto de partida útil.

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Cabo de fuga DAC

Um cabo breakout de cobre Direct Attach transporta pistas sobre cobre twinax com os componentes eletrônicos do transceptor integrados em cada extremidade. As configurações comuns incluem 40G QSFP+ a 4x 10G SFP+, 100G QSFP28 a 4x 25G SFP28 e 400G QSFP-DD a 4x 100G QSFP28.

Escolha DAC quando: os links estão dentro do mesmo rack ou em racks adjacentes, o percurso é inferior a três metros para cobre passivo ou inferior a sete metros para cobre ativo, e a potência e o orçamento são apertados. Os links-da parte superior do-rack-para{4}}servidor dentro do mesmo gabinete são o caso canônico.

Evite DAC quando: a extensão excede o alcance passivo, o caminho do cabo inclui curvas apertadas ou a densidade do rack já cria problemas de-gerenciamento de cabos. O DAC é rígido e pesado comparado ao AOC ou fibra, e em 400G o diâmetro do cabo se torna um sério obstáculo em gabinetes densos.

Cabo de ruptura AOC

Um breakout de cabo óptico ativo integra transceptores e fibra óptica em um conjunto com terminação permanente. Os conectores se parecem com módulos QSFP/SFP, mas não podem ser removidos da fibra.

Escolha AOC quando: o link excede o alcance do DAC, mas uma planta de fibra totalmente estruturada é um exagero, o caminho do cabo é longo ou tem muitas curvas ou a implantação é uma conexão ponto{0}}a{1}}fixa entre dois pontos de extremidade conhecidos. Clusters de IA, links de GPU-para{4}}GPU e execuções de-interruptores de rack-para-servidor são típicos.

Evite AOC quando: os pontos finais podem mudar, o caminho do cabo é compartilhado com painéis de conexão ou você deseja poder substituir a óptica independentemente da fibra. Os AOCs são vendidos como uma unidade; se uma das extremidades falhar, todo o conjunto será substituído.

QSFP+, QSFP28, QSFP-DD e divisão de OSFP

O formato do transceptor descreve apenas a gaiola física, não os modos de breakout suportados. As combinações de fuga típicas são:

Para obter as especificações mecânicas e elétricas do formato QSFP-DD, incluindo seu conector de{{1}linha dupla e definições de pista 400G, consulte oEspecificação QSFP-DD MSA. OVisão geral técnica do QSFP-DDneste site cobrem o mesmo assunto em um formato-orientado ao comprador.

Outras aplicações

Os cabos breakout também aparecem fora da rede do data center, incluindo saídas de áudio (DB25-para-fan{3}}XLR, TRS-para-dual-TS), sistemas AV e fiação de controle industrial. Os critérios de seleção diferem significativamente dos critérios de networking e estão fora do âmbito deste guia.

DAC vs AOC vs Breakout de fibra

Uma regra prática para fornecimento de data center: DAC para in-rack, AOC para rack cruzado-fixo, breakout de fibra para qualquer coisa que toque um patch panel ou um backbone estruturado.

Como escolher um cabo breakout

Etapa 1: confirme a porta e o formato em ambas as extremidades

Identifique o compartimento exato do transceptor na extremidade-de alta densidade (QSFP+, QSFP28, QSFP56, QSFP-DD, OSFP) e o tipo de conector na extremidade do breakout (SFP+, SFP28, QSFP28, LC, SC, FC, ST, MPO). A semelhança visual não é confiável; a mesma gaiola de metal pode transportar interfaces elétricas muito diferentes.

Etapa 2: combine a velocidade e a estrutura da pista

A configuração do breakout deve seguir a estrutura da pista no porto. Uma porta 100G QSFP28 se divide nativamente em 4x 25G, não em 4x 10G; forçar 10G em uma pista de 25G geralmente falha na negociação do link. Para 400G QSFP-DD e OSFP, confirme se a porta suporta 4x 100G, 2x 200G ou 8x 50G e se o switch ASIC suporta o modo FEC correspondente.

Etapa 3: escolha o meio

Aplique a decisão DAC/AOC/fibra da seção anterior com base no alcance, caminho do cabo e se o link passará por um patch panel.

Etapa 4: verificar o suporte ao switch breakout

É aqui que a maioria dos projetos para. Uma gaiola QSFP não oferece suporte automático ao breakout. Em muitas plataformas:

• O breakout só é suportado em grupos de portas específicos e não em todas as portas da placa de linha.
• O breakout requer configuração explícita (substituição da velocidade da interface, alteração do perfil da porta) e, às vezes, uma recarga do-grupo de portas ou uma reinicialização do sistema.
• A plataforma espera um tipo de cabo ou codificação específica; usar um cabo não reconhecido pode desabilitar a porta silenciosamente.

Verifique a matriz de breakout no guia de instalação de hardware do fornecedor do switch ou na lista de compatibilidade do transceptor antes de fazer um pedido. Cisco, Arista, Juniper, Dell, HPE e NVIDIA publicam tabelas de detalhamento por{1}}plataforma.

Etapa 5: verifique a codificação e compatibilidade do fornecedor

Os conjuntos DAC e AOC carregam uma EEPROM codificada para uma ou mais plataformas host. Um cabo codificado para Cisco pode relatar erros em um switch Arista ou NVIDIA, mesmo que a camada física seja idêntica. Para redes de produção, compre cabos testados explicitamente em relação ao seu modelo de switch, placa de linha e versão atual do NOS.

Etapa 6: Verifique a polaridade e o tipo da fibra (quebra de fibra)

Para ruptura MPO/MTP, confirme a polaridade (Tipo A, B ou C), gênero do conector (macho/pinado vs fêmea), tipo de fibra (OM3/OM4/OM5/OS2) e face final APC vs UPC quando aplicável. Uma polaridade errada é a causa mais frequente de um link MPO que acende no transceptor, mas não consegue passar o tráfego. OGuia de seleção MTP vs MPOpercorre essas verificações com mais detalhes.

Passo 7: Confirme os Requisitos Mecânicos e Ambientais

O comprimento do cabo deve corresponder ao caminho real do cabo, não à distância-em linha reta. Adicione um loop de serviço. Confirme a classificação da jaqueta (LSZH, OFNR, plenum), raio mínimo de curvatura e temperatura operacional em relação ao ambiente de implantação. Em racks de alta-densidade, o diâmetro e a rigidez do cabo muitas vezes restringem mais as escolhas do que a taxa de dados.

Recomendações-baseadas em cenário

Para troncos de backbone que alimentam conjuntos de breakout downstream, consulte oOpções de cabo tronco MPO/MTP. Um passo a passo mais detalhado da decisão entre montagens tronco e breakout está disponível noGuia de seleção de cabo breakout MPO.

Notas práticas de implantação

Algumas observações ao trabalhar com cabeamento breakout em ambientes de produção:

O padrão de ticket mais comum em novas implantações de breakout não é um cabo com defeito. É um grupo de portas que nunca foi definido no modo breakout, uma incompatibilidade de FEC entre o switch e a NIC do host ou um tronco MPO cuja polaridade não corresponde ao chicote do outro lado. À primeira vista, todos esses problemas parecem um problema de cabo.

Para ambientes de fornecedores-mistos, peça ao fornecedor de cabos para confirmar a codificação para cada plataforma de destino separadamente e solicite uma declaração de compatibilidade por escrito. A codificação genérica de "vários-fornecedores" nem sempre é aceita em todas as versões do NOS.

Para implantações de 400G e 800G, a especificação mecânica do cabo (diâmetro, rigidez, raio de curvatura mínimo) geralmente determina o que é fisicamente construível em um gabinete de 19- polegadas. Vale a pena solicitar o desenho da seção-transversal do cabo antes de fazer o pedido, especialmente para troncos MPO com alto-número de fibras. Oreferência de perda de inserçãoé útil ao calcular o orçamento do link que qualquer nova montagem de breakout deve caber.

Perguntas frequentes sobre cabos breakout

Qual é a finalidade de um cabo breakout em um data center?

Um cabo breakout expõe as pistas ou fibras individuais de uma porta de alta-densidade como conexões separadas, de modo que uma porta de switch 40G/100G/400G pode atender vários dispositivos-de velocidade mais baixa e um tronco MPO pode alimentar vários transceptores-equipados com LC.

Um cabo breakout é o mesmo que um divisor?

Não. Um divisor, em fibra óptica, divide a potência óptica em múltiplas saídas (divisores PLC passivos são um exemplo). Um cabo breakout separa faixas ou fibras que já são fisicamente distintas dentro do tronco. Nenhuma divisão óptica ou elétrica ocorre.

Posso usar um cabo breakout em qualquer porta QSFP ou QSFP-DD?

Não. A porta deve estar em um grupo de portas que o switch ASIC e NOS suportem para breakout, e o breakout deve ser explicitamente configurado. Verifique a matriz de breakout do fornecedor e a versão do NOS em execução antes de fazer o pedido.

Um cabo breakout reduz a velocidade do link?

Isso não reduz a-velocidade por pista. Uma porta 100G QSFP28 dividida em 4x 25G ainda oferece 25G em cada perna. A largura de banda agregada total nas quatro pernas é igual à velocidade da porta original.

Por que meu cabo breakout não está trazendo links?

As causas usuais, aproximadamente em ordem de frequência: o modo breakout não está configurado no grupo de portas; As configurações de FEC não correspondem entre o switch e o host; a EEPROM do cabo não é reconhecida pela NOS; para fibra, a polaridade MPO está errada; ou os trechos de fuga estão conectados em uma ordem que não corresponde ao mapa de pista esperado.

Para que é usado um cabo breakout de MPO-para{1}}LC?

Um breakout de MPO-para{1}}LC (também chamado de chicote ou fan-out) termina um tronco MPO/MTP em conectores LC duplex individuais. É a interface padrão entre um backbone MPO e equipamentos que usam transceptores LC, especialmente em arquiteturas Spine-leaf e ToR.

Devo escolher DAC passivo ou ativo para breakout?

O DAC passivo é adequado para links muito curtos-em rack, onde cada miliwatt e cada dólar são importantes. O DAC ativo é adequado quando o mesmo formato precisa ir um pouco mais longe ou passar por painéis de conexão com mais perdas do que um twinax passivo pode tolerar.

O que devo confirmar antes de encomendar um cabo breakout de fibra?

Tipo de conector e contagem em ambas as extremidades, tipo de fibra (OM3/OM4/OM5/OS2), polaridade MPO (Tipo A/B/C), gênero do conector, face final APC vs UPC, classificação da capa e comprimento do cabo roteado, incluindo um loop de serviço.

Conclusão

Um cabo breakout é uma das ferramentas mais úteis para gerenciar ambientes mistos de-velocidade e alta-densidade, mas também é uma das fontes mais comuns de problemas de implantação evitáveis. O cabo em si raramente é o problema; os modos de falha quase sempre vêm da configuração da porta, mapeamento de pistas, polaridade ou codificação do fornecedor.

Para projetos de data center e redes de fibra, inicie o processo de seleção na plataforma do switch, não no catálogo de cabos. Confirme quais portas suportam breakout e em quais modos, escolha o meio com base no alcance e caminho do cabo e verifique a polaridade e a codificação antes de fazer o pedido. Se um fornecedor não puder responder a essas perguntas por escrito, trate isso como um sinal para procurar outro lugar.

Para questões de compatibilidade-específicas do projeto ou uma configuração de detalhamento personalizada,enviar uma consultacom sua plataforma de switch, velocidades de porta e alcance necessário, e a equipe de engenharia pode confirmar a montagem adequada.