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Eine Einführung in SFP-Ports bei Gigabit-Switches
SFP-Ports ermöglichen Gigabit-Switches den Anschluss an eine Vielzahl von Glasfaser- oder Ethernet-Kabeln und erweitern die Switching-Funktionalität im gesamten Netzwerk.
Small Form-Factor Pluggable ist eine Hot-Swap-Schnittstelle, die zum Anschluss von Netzwerk- und Storage-Switches zur Datenübertragung verwendet wird. Switches mit SFP-Anschlüssen lassen sich mit Glasfaser- und Ethernet-Kabeln unterschiedlicher Art und Geschwindigkeit verbinden.
Fast alle Netzwerk-Switches für den Einsatz in Unternehmen verfügen über zwei oder mehr SFP-Ports. Mit dieser Funktion können die angeschlossenen Switches eine ring- oder sternförmige Netzwerktopologie bilden, die sich über verschiedene Gebäude, Stockwerke oder Bereiche erstreckt und über Netzwerkkabel verbunden ist.
Ein SFP-Modul oder SFP-Transceiver fungiert als Konverter zwischen dem Netzwerk-Switch und einem Glasfaser- oder Ethernet-Kabel. Zum Beispiel wandelt es elektrische in optische Signale für Glasfaserkabel um und umgekehrt. SFP-Module können auch mit RJ45-Buchsen ausgestattet sein, um Ethernet-Kupferkabel zu unterstützen. Sie ermöglichen verschiedene Übertragungsdistanzen und Datenraten und damit eine schnelle Datenübertragung.
Die SFP-Spezifikation wurde vom Small Form Factor Committee (jetzt bei der SNIA), einer Gruppe großer Gerätehersteller, entwickelt und erstmals 2001 veröffentlicht. SFP-Module, die den ursprünglichen Spezifikationen entsprechen, unterstützen Datenübertragungsraten von bis zu einem GBit/s. Die Spezifikation wurde seitdem aktualisiert, um höhere Datenraten zu unterstützen.
Welche Medientypen werden von SFP unterstützt?
SFP-Module unterstützen Monomode- und Multimode-Glasfaserkabel sowie Cat5-, Cat6-, Cat6a- und Cat7-Twisted-Pair-Kupferkabel. SFP-Module für Glasfaserkabel ermöglichen eine Vielzahl von Wellenlängen und Entfernungen, in der Regel bis zu 550 Meter bei Multimode-Glasfasern und 80 Kilometer bei Singlemode.
Ethernet-Verbindungen mit Cat6a sind auf Entfernungen von etwa 100 m beschränkt, aber das Übersprechen zwischen benachbarten Kabeln kann die maximale Entfernung begrenzen. Cat7-Kabel verfügen über eine zusätzliche Abschirmung, um das Übersprechen zu reduzieren, können aber aufgrund der größeren Kabeldicke schwierig zu installieren sein.
Die erweiterte SFP-Spezifikation (SFP+) wurde 2006 veröffentlicht und 2011 erneut aktualisiert. SFP+-Module unterstützen die folgenden Datenraten:
- 1 GBit/s: Viele SFP+-Module sind abwärtskompatibel mit SFP-Transceivern, die langsamere Datenübertragungsraten unterstützen.
- 10 GBit/s: Dies ist die Standard-Datenrate für SFP+-Module, die in 10-GbE-Netzwerken üblich ist.
- 16 GBit/s: SFP+-Module sind für Fibre Channel (FC) mit bis zu acht GBit/s spezifiziert, wobei einige Hersteller bis zu 16 GBit/s unterstützen.
Wie das frühere SFP-Modell unterstützen SFP+-Module sowohl Glasfaser- als auch Kupferverbindungen, allerdings sind Kupferkabel auf 10 Meter Länge bei 10 GBit/s begrenzt. Die SFP+-Spezifikation unterstützt Singlemode-Glasfaserverbindungen bis zu 80 km, wobei einige Multimode-Module Entfernungen bis zu 300 m ermöglichen.
SFP+ unterstützt auch WAN-Verbindungen, die auf der Spezifikation des optischen Transportnetzwerks OTU2 basieren. Diese Funktion ermöglicht den Transport von 10 GbE über große Entfernungen in optischen Netzwerken.
Einige SFP-Module, zum Beispiel GLC-BX-D und GLC-BX-U, unterstützen die digitale optische Überwachung. Mit diesem Monitoring können Endanwender die SFP-Performance in Echtzeit überwachen und Messgrößen wie Temperatur, optische Ausgangsleistung, optische Eingangsleistung, Transceiver-Versorgungsspannung und Laser-Bias-Strom verfolgen.
SFP Ports vs. RJ45 Ports
Während SFP- und SFP+-Module relativ preiswert sind, liegen die Kosten für 1-Gbit- und 10-Gbit-Verbindungen über denen von RJ45-Anschlüssen. Bei der RJ45-Schnittstelle werden Kupferkabel für den Anschluss an Netzwerkgeräte verwendet, was in der Regel preiswerter ist als Glasfaser.
RJ45-Ports sind in der Regel in Switches integriert, so dass die Kunden keine zusätzlichen Teile kaufen müssen. Einige Power-over-Ethernet-Switches verfügen über RJ45-Ports mit Stromversorgung für angeschlossene Geräte, so dass Netzwerkkabel zusätzlich zu Daten auch Strom übertragen können. Im Gegensatz dazu funktionieren die meisten SFP-Ports nicht mit PoE und konzentrieren sich nur auf die Datenübertragung.
Die Entscheidung, ob ein RJ45-Port oder ein SFP-Port an einem Switch verwendet werden soll, hängt von der Entfernung zwischen den Endpunkten der Verbindung ab. Wenn die Endpunkte nahe genug beieinanderliegen, um Kupferkabel zu verwenden, kann es praktischer und kostengünstiger sein, RJ45 zu nutzen. Wenn die Entfernung groß genug ist, um Glasfaser einzusetzen, sollten die Teams SFP-Ports verwenden. Glasfaser ist auch dann die bessere Wahl, wenn die Kabel über eine Entfernung nebeneinander verlegt werden müssen, wodurch das Übersprechen zwischen Kupferkabeln zum Problem würde.
Combo-SFP-Ports an einem Switch bieten Unterstützung für SFP- und RJ45-Ports über eine einzige Schnittstelle. Die Benutzer können jedoch nicht beide Ports gleichzeitig verwenden, da immer nur ein Typ funktioniert. Mit diesen Combo-Ports können IT-Teams den Verbindungstyp wählen, der am besten zu den Anforderungen von Anwendungen, Netzwerken, Kosten oder Entfernungen passt.
SFP-Typen und Aktualisierungen
Die Hersteller haben die SFP-Spezifikationen kontinuierlich aktualisiert, um höhere Übertragungsraten und zusätzliche Verbindungstypen zu unterstützen. SFP28 unterstützt 25 GBit/s sowohl über Multimode- als auch über Singlemode-Glasfasern und ist abwärtskompatibel mit herkömmlichem SFP und SFP+.
Bidirektionales (BiDi) SFP unterstützt bidirektionale Kommunikation über eine einzige Faser. Während andere SFP-Typen zwei Fasern benötigen – eine zum Senden und eine zum Empfangen – verwendet BiDi SFP unterschiedliche Wellenlängen zum Senden und Empfangen von Datensignalen.
Compact SFP unterstützt zwei bidirektionale Verbindungen unter Verwendung desselben Schnittstellenmoduls – es werden zwei Fasern verwendet, die jeweils bidirektionalen Verkehr übertragen. Quad-SFP-Module erlauben die Übertragung von Ethernet, Fibre Channel oder InfiniBand über vier Fasern. Die meisten verfügbaren QSFP-Module unterstützen Datenraten von bis zu 200 GBit/s für vier Kanäle. Octal SFP- und QSFP-Module mit doppelter Dichte erhöhen die Datenraten auf 400 GBit/s.
Derzeit ist 400 GBit/s die höchste Datenrate, die in kommerziell erhältlichen SFP-Produkten verfügbar ist, obwohl an der Entwicklung von Standards und Produkten gearbeitet wird, die 800 GBit/s unterstützen. Die SFP-Technologie hat bewiesen, dass sie sich mit steigenden Anforderungen weiterentwickeln kann, und wird sich wahrscheinlich auch weiterhin verbessern, um höhere Datenraten zu unterstützen.
