Breakout 100G a 4×25G: cuatro servidores en un puerto QSFP28

Conectar cuatro servidores de 25G a un solo puerto 100G QSFP28 parece sencillo: un cable “100G to 4×25G breakout” y listo. En producción, sin embargo, la mayoría de incidencias provienen de detalles ignorados: soporte de breakout en el switch, FEC, codificación del transceptor, polaridad MPO o modo de puerto. Este artículo explica, en español y orientado a ingenieros, cómo diseñar y validar un breakout 100G a 4×25G estable, qué cableado elegir (DAC, AOC o SR4 con MPO–LC) y qué revisar antes de comprar para evitar puertos caídos en el arranque.

1. Concepto de breakout 100G a 4×25G

Un puerto QSFP28 de 100G suele implementar internamente cuatro lanes eléctricos de 25G NRZ. En modo “nativo” 100G (100GBASE‑SR4, LR4, etc.), estos cuatro lanes trabajan juntos como una sola interfaz lógica de 100G. En modo breakout, el propio hardware/firmware del switch divide ese puerto en cuatro interfaces lógicas de 25G, cada una visible en el sistema operativo de red y conectada a una pata física del cable breakout.

Esto implica dos puntos clave:

• No todos los puertos QSFP28 de un switch soportan modo breakout.
• El breakout se activa por configuración del host/switch, no por el simple hecho de enchufar un cable QSFP28 a 4×SFP28.

Cada una de las cuatro patas requiere un endpoint de 25G compatible: una interfaz SFP28 de 25G en un servidor, otro switch, un NIC, etc. Un SFP+ de 10G no servirá salvo que ambos lados soporten modos dual‑rate muy concretos, y aun así no es el patrón recomendado aquí.

2. Visión rápida de opciones de cableado

Para un 100G to 4x25G breakout existen tres familias principales en producción:

• DAC breakout (cobre pasivo o activo) QSFP28 a 4×SFP28.
• AOC breakout QSFP28 a 4×SFP28.
• Breakout óptico SR4: transceptor QSFP28 100GBASE‑SR4 + MPO a LC + 4×SFP28 25GBASE‑SR.

3. Por qué un cable físico no basta: lanes y modo de puerto

Un QSFP28 100G expone cuatro lanes eléctricos de 25G. Un breakout 100G a 4x25G requiere que el switch:

• Divida esos cuatro lanes en cuatro interfaces lógicas distintas de 25G.
• Asigne cada lane a un conector físico separado (cada SFP28 o cada par LC en el caso SR4).
• Ejecute el protocolo y FEC adecuados por lane, de forma independiente.

El cable o el conjunto óptico solo distribuye físicamente los lanes; la lógica está en el ASIC y el sistema operativo del equipo de red. Aunque físicamente conecte un breakout DAC QSFP28 a 4×SFP28, si el puerto no está en modo breakout (o el modelo no lo soporta) verá un único puerto 100G que probablemente quedará down o en estado errático.

Además, en soluciones ópticas con MPO, la forma en que las fibras MPO se mapean a las LCs (lane 1 a LC 1, lane 2 a LC 2, etc.) debe coincidir con lo que espera el transceptor QSFP28 100GBASE‑SR4. De ahí la importancia de verificar polarity y lane mapping específicos de cada diseño, según las recomendaciones del fabricante (ver documentación de Cisco, NVIDIA, Juniper y AMD en los enlaces de referencia).

4. Opción 1: breakout DAC 100G–4×25G

El cable DAC breakout (Direct Attach Copper) QSFP28 a 4×SFP28 es la solución más habitual para distancias muy cortas, dentro o entre racks adyacentes. Es un ensamblaje fijo: un extremo QSFP28 y cuatro “patas” SFP28 integradas, sin ópticas intercambiables.

4.1 Ventajas del DAC breakout

• Ruta pasiva sencilla sin electrónica óptica activa en el cable.
• Coste contenido por puerto, adecuado para enlaces masivos ToR–servidor.
• Menores riesgos de contaminación (no hay ferrules LC expuestas en el propio cable).
• Instalación muy directa en entornos densos si la longitud es correcta.

4.2 Limitaciones y puntos de atención

• Distancia limitada: solo dentro de una longitud expresamente validada para el switch, la NIC y el modo FEC. Revise la matriz de compatibilidades de cada plataforma.
• Falta de modularidad: si una pata se daña, se sustituye todo el conjunto.
• Requisitos de FEC: algunos hosts exigen FEC “cl91” o “RS‑FEC” para enlaces de 25G sobre cobre; otros no lo soportan en puertos concretos.
• Posible necesidad de cables certificados por el proveedor o con codificación específica para evitar mensajes de advertencia o bloqueos.

4.3 Cuándo elegir DAC

Use breakout DAC cuando:

• Los servidores de 25G están en el mismo rack o justo al lado.
• El switch ToR soporta explícitamente breakout 100G–4×25G con ese tipo de cable.
• Se busca minimizar coste por puerto y complejidad óptica.

Para enlaces 1:1 de 25G (sin breakout) puede emplear cables DAC SFP28 dedicados desde el switch de 25G a los servidores. Puede consultar opciones de cables DAC SFP28 25G para estos enlaces individuales.

5. Opción 2: breakout AOC 100G–4×25G

Los AOC (Active Optical Cable) breakout QSFP28 a 4×SFP28 integran transceptores y fibra multimodo en un único ensamblaje. Ofrecen mayor alcance que el cobre y menos peso, manteniendo una instalación similar a la del DAC.

5.1 Ventajas del AOC breakout

• Mayor distancia en comparación con DAC pasivo, limitada a la longitud nominal admitida por ambos equipos host.
• Cableado ligero y flexible: útil en pasarelas de cableado y entre racks en filas distintas.
• Buena alternativa cuando se quiere evitar la gestión de MPO + múltiples latiguillos LC.

5.2 Limitaciones y consideraciones

• No modular: igual que el DAC, si un extremo falla, se cambia el conjunto completo.
• Dependencia del presupuesto óptico interno: verifique longitud máxima especificada y compatibilidad de niveles de potencia con los puertos del switch y NIC.
• Con ciertas plataformas, verifique la clase de potencia y los límites térmicos del AOC en ambos equipos.

5.3 Cuándo elegir AOC

Apropiado cuando:

• La distancia excede los límites realistas del DAC, pero aún está dentro de la sala o edificio.
• Se desea un solo componente desde el switch hasta el servidor, sin MPO intermedio ni transceptores separados.
• La ruta de cableado exige un cable muy flexible y de menor diámetro.

6. Opción 3: breakout óptico 100GBASE‑SR4 con MPO a 4×25G

La aproximación óptica más modular se basa en:

1. Un transceptor QSFP28 100GBASE‑SR4 en el switch de 100G.
2. Un latiguillo o troncal MPO–8 fibras hacia el área de distribución (o directamente hacia el rack de servidores).
3. Un latiguillo MPO‑a‑8×LC fanout hacia cuatro puertos SFP28.
4. Cuatro transceptores SFP28 25GBASE‑SR en los servidores o equipos remotos.

6.1 Componentes típicos

• Transceptor 100GBASE‑SR4 QSFP28 en el switch de 100G. Ejemplo de módulo SR4 multimodo disponible: QSFP28 100GBASE‑SR4 850 nm MPO.
• Latiguillo MPO‑a‑8×LC OM4 para el fanout hacia los puertos de 25G. Ejemplo: latiguillo OM4 MPO (hembra) a 8×LC.
• Transceptores SFP28 25GBASE‑SR para enlaces multimodo de hasta 100 m. Ejemplo: SFP28 25GBASE‑SR 850 nm.

Para enlaces de 25G de larga distancia sobre monomodo (sin SR4 paralelo) usaría SFP28 25GBASE‑LR con fibra SMF, pero eso no es un breakout SR4. Un ejemplo de módulo LR es SFP28 25GBASE‑LR 1310 nm.

6.2 Ventajas del enfoque SR4 + MPO/LC

• Modularidad completa: puede sustituir QSFP28, MPO–LC, SFP28 o cualquier tramo de fibra de manera independiente.
• Facilita topologías estructuradas en CPDs grandes con paneles MPO, cassettes y fanouts hacia clusters de servidores.
• Permite reutilizar la infraestructura de fibra paralela existente en un CPD.

6.3 Riesgos y puntos críticos

• Polaridad y género MPO: el QSFP28 SR4 suele requerir un MPO macho/hembra y un tipo de polaridad concretos (A, B o C). El latiguillo fanout debe corresponder a esa misma arquitectura para que las lanes 1–4 lleguen a los pares LC correctos.
• Compatibilidad 100GBASE‑SR4 y 25GBASE‑SR: no confundir con módulos 100G CWDM4/LR4/BiDi de dos fibras LC, que no admiten breakout 4×25G mediante un simple fanout LC.
• Distancia y tipo de fibra: respete las distancias máximas para 100GBASE‑SR4 sobre OM3/OM4 y para 25GBASE‑SR en cada tramo.

7. Checklist de compatibilidad y precompra

Antes de elegir una solución 100G to 4x25G breakout, revise sistemáticamente los puntos siguientes:

1. Modelo de switch / tarjeta 100G QSFP28
   • ¿La documentación oficial indica soporte de modo breakout 100G–4×25G en ese modelo concreto?
   • ¿Todos los puertos QSFP28 soportan breakout o solo un subconjunto (por ejemplo, puertos 1–4)?
   • ¿El modo breakout deshabilita puertos adyacentes o determinadas velocidades en el mismo ASIC?
2. Versión de software / firmware
   • Verifique que la versión instalada incluye el soporte de breakout descrito (muchos fabricantes lo habilitan a partir de releases concretas).
   • Compruebe notas de la versión sobre bugs conocidos en breakout 4×25G.
3. Tipo de breakout y distancia
   • Para enlaces cortos con una longitud aprobada por ambos fabricantes, considere DAC.
   • Para distancias medias sin infraestructura MPO, considere AOC.
   • Para infraestructuras estructuradas, CPDs grandes o necesidad de máxima flexibilidad, valore SR4 + MPO/LC.
4. Compatibilidad de FEC
   • Compruebe qué tipo de FEC requiere cada extremo (switch y NIC) a 25G y si es configurables (por puerto, por modo).
   • Si la hoja de datos del cable indica un requisito de FEC, respételo.
5. Codificación y validación de proveedor
   • Revise si el switch/NIC exige módulos o cables con codificación determinada (vendor lock-in, listas de compatibilidad, etc.).
   • Si utiliza terceros, asegúrese de que el proveedor pueda codificar para el fabricante deseado.
6. Endpoint 25G
   • Cada pata termina en un puerto SFP28 25G real (no solo físicamente compatible).
   • Revise que ese puerto acepte el tipo de medio elegido (DAC, AOC, SR, LR, etc.).
7. Cableado y mapeo óptico (para SR4)
   • Verifique tipo, género y polaridad de MPO en cada tramo.
   • Confirme que el latiguillo MPO–LC fanout mantiene el lane mapping adecuado para un 100GBASE‑SR4 estándar.
8. Plan de numeración y gestión
   • Defina cómo se asignarán las cuatro interfaces 25G (por ejemplo, Et1/1/1–1/1/4) a los servidores concretos.
   • Documente el etiquetado físico y lógico para evitar cruces en futuras ampliaciones.

8. Modos de fallo frecuentes en despliegues 100G to 4x25G breakout

8.1 Puerto sin soporte de breakout o mal seleccionado

Algunos chasis solo permiten breakout en ciertos puertos QSFP28 (por ejemplo, los puertos más a la izquierda, o los ubicados en módulos específicos). Conectar un breakout en un puerto no compatible normalmente resulta en:

• El switch detecta un QSFP28 pero no muestra subinterfaces 25G.
• Los enlaces 25G en extremo remoto no llegan a “up”.

Solución: comprobar guías de hardware del fabricante y elegir puertos explícitamente marcados como 4×25G‑capable.

8.2 Modo de puerto incorrecto

Aun cuando el puerto soporte breakout, es necesario configurarlo en modo 4×25G. Síntomas típicos:

• La CLI muestra solo una interfaz de 100G.
• El switch ve el QSFP28 como módulo 100G, pero los servidores SFP28 no detectan link.

Solución: activar el modo breakout 4×25G según la sintaxis específica del fabricante, guardar configuración y, si procede, reiniciar la tarjeta de línea o módulo.

8.3 FEC desalineado entre extremos

Los enlaces de 25G, sobre todo en DAC o distancias comprometidas, dependen de un FEC compatible en ambos extremos. Fallos típicos:

• El enlace sube y baja intermitentemente.
• Errores CRC crecientes y paquetes descartados.

Solución: revisar el modo de FEC en el switch 25G y en el NIC del servidor (o segundo switch). Alinear los modos (por ejemplo, ambos en RS‑FEC) y verificar la capacidad de FEC indicada por el fabricante en estos enlaces.

8.4 Polaridad o género MPO incorrectos (en SR4)

En topologías SR4 con MPO, la combinación incorrecta de género (macho/hembra) o polaridad (A/B/C) origina lanes cruzadas o sin continuidad. Síntomas:

• El puerto QSFP28 100GBASE‑SR4 no detecta señal, aunque las fibras parecen correctas.
• Solo algunos de los cuatro enlaces de 25G funcionan, o lo hacen de forma intermitente.

Solución: seguir las guías del fabricante sobre polaridad; usar componentes MPO documentados (como el fanout MPO–8×LC) y comprobar visualmente el género y posición de claves.

8.5 Codificación incompatible o bloqueada

Algunos switches y servidores pueden marcar como no soportados transceptores o cables con codificación “genérica”. Síntomas:

• Mensajes de log indicando “optics unsupported” o “vendor not approved”.
• Enlaces que nunca llegan a estado “up” a pesar de tener luz y potencia.

Solución: utilizar cables/transceptores codificados para el fabricante o desactivar, cuando sea posible y aceptable por política, la restricción de proveedor (no siempre recomendado).

8.6 Velocidad de endpoint incorrecta o fija

Cada pata de un 100G to 4x25G breakout debe ver un endpoint a 25G. Problemas típicos:

• NICs configuradas a 10G fijas conectadas a un puerto 25G sin autonegociación consistente.
• Puertos de switch remotos fijados a 10G o 40G sin soporte dual‑rate adecuado.

Solución: fijar los puertos SFP28 remotos a 25G o activar autonegociación según recomiende el fabricante; no asumir que un puerto de 25G aceptará 10G con cualquier módulo SFP+ heredado.

9. Cuatro escenarios de despliegue típicos

9.1 Spine 100G QSFP28 a cuatro servidores 25G en el mismo rack (DAC)

Objetivo: maximizar densidad y minimizar coste en un rack de alta densidad de cómputo.

• En el spine o switch ToR, seleccione un puerto QSFP28 que soporte breakout 4×25G.
• Configure el modo de puerto correspondiente.
• Instale un cable DAC breakout 100G–4×25G de longitud adecuada hacia el grupo de cuatro servidores con puertos SFP28 25G.
• Configure cada NIC de servidor a 25G, alineando FEC según requerimientos de la plataforma.

Este diseño reduce el número de puertos QSFP28 consumidos en el spine y simplifica el cableado en el rack.

9.2 Leaf 100G a servidores de otra fila en sala de CPD (AOC)

Objetivo: llegar a varios racks situados a mayor distancia sin desplegar infraestructura MPO compleja.

• Elija un puerto QSFP28 breakout‑capable en el leaf.
• Active modo 4×25G.
• Instale un AOC breakout QSFP28 a 4×SFP28 con longitud acorde al recorrido físico.
• Conecte cada pata AOC a un servidor SFP28 25G en el rack remoto.
• Asegure que las rutas de cableado respetan radios de curvatura y no introducen esfuerzos mecánicos sobre los conectores.

9.3 Spine 100G SR4 a cuatro switches ToR de 25G en distintos racks (SR4 + MPO/LC)

Objetivo: usar una malla de fibra estructurada para alimentar varios racks desde un mismo puerto de 100G.

• Instale un QSFP28 100GBASE‑SR4 en el spine (ejemplo de módulo SR4).
• Conecte al panel MPO del CPD, y de allí un latiguillo MPO hembra a un fanout MPO–8×LC (ejemplo de fanout OM4).
• Despliegue las cuatro fibras duplex LC hacia cuatro switches ToR con puertos SFP28 25GBASE‑SR (ejemplo de SFP28 25G SR).
• Configure el puerto del spine en modo breakout 4×25G; en cada ToR, configure el puerto SFP28 a 25G con FEC alineado.

Este enfoque maximiza la flexibilidad: puede reorganizar qué ToR se conectan a cada rama simplemente re‑patchando en el panel LC.

9.4 Datos replicados entre dos CPDs cercanos con servidores 25G dedicados (LR + breakout independiente)

Aunque estrictamente este escenario no usa un breakout óptico 4×25G sobre SR4, es común ver:

• Un switch 100G que se conecta a otro switch 100G remoto vía módulos LR4/CWDM4 para inter‑CPD.
• Desde cada switch 100G, múltiples puertos 25G hacia servidores de backup mediante módulos SFP28 25GBASE‑LR (ejemplo LR), sin breakout óptico desde un único SR4.

Es importante no confundir esta arquitectura con un breakout 100GBASE‑SR4: las ópticas LR4/CWDM4 o BiDi de dos fibras LC no ofrecen un mapeo paralelo 4×25G que pueda explotarse con un fanout LC.

10. FAQ sobre breakout 100G a 4×25G

11. Notas sobre fuentes y método

Los principios descritos se basan en documentación pública de fabricantes de referencia y en buenas prácticas de diseño en centros de datos:

• Guías y whitepapers de breakout y ópticas de 100G de Cisco.
• Recomendaciones de configuración de capa 1 y cableado en el Data Center Cheat Sheet de NVIDIA.
• Guías de ópticas y cables breakout 100G de Juniper.
• Documentación de breakout QSFP28 a 4×SFP28 de AMD.

Antes de una implementación concreta, revise siempre las hojas de datos y notas de aplicación de sus propios equipos de red y servidores, ya que pueden imponer restricciones adicionales de soporte, FEC, longitud máxima y codificación de transceptores y cables.