El módulo óptico QSFP+ es un transceiver óptico compacto, intercambiable en caliente, utilizado para comunicaciones de datos. Sin duda es uno de los hitos en el desarrollo de las tecnologías de red más recientes. Los módulos QSFP, compactos, de bajo consumo y, sobre todo, eficientes, se basan en una arquitectura de transmisión de datos de cuatro canales. Los caminos tecnológicos abiertos por los módulos QSFP+ continúan desarrollándose en tecnologías cada vez más avanzadas, como los módulos 100G QSFP28 y también 400G QSFP-DD y 800G QSFP-DD/OSFP.
¿Qué significa QSFP+?
El nombre QSFP+ (Quad Small Form-factor Pluggable Plus) describe perfectamente la especificidad de este módulo:
- “Quad” indica transmisión de datos de cuatro canales,
- “Small Form-Factor” hace referencia al tamaño reducido del módulo,
- “Pluggable” indica la sencilla intercambiabilidad del módulo en el switch,
- “Plus” significa una mayor velocidad de transmisión de datos que su predecesor (10G SFP+): QSFP ofrece un caudal de 40 Gb/s.
¿Dónde se utilizan los módulos QSFP+?
Los módulos QSFP son la opción óptima allí donde son clave el ahorro de espacio y la eficiencia energética. Funcionan muy bien tanto en centros de datos como en redes de operador, así como en instituciones como administraciones públicas o universidades. Los transceivers QSFP+ resultan especialmente útiles durante la modernización de redes basadas en 10G gracias a su capacidad de desagregar la señal en 4x10G.
Ahorro de energía
Al diseñar una red de transmisión o gestionar centros de datos, la cuestión de la eficiencia energética es ineludible. El uso eficiente de la energía y la refrigeración son claves para mantener un rendimiento óptimo y reducir los costes operativos. Los módulos QSFP+ responden muy bien a estas necesidades. Según el modelo y la velocidad, consumen tan solo entre 1,5 y 3,5 vatios.
¿Cómo funciona un módulo óptico QSFP+ y qué tipos de conectores utiliza?
QSFP+ como módulo óptico convierte la señal eléctrica en señal óptica y a la inversa, permitiendo así la transmisión de datos a través de cables de fibra óptica. Estos módulos se distinguen por la técnica de procesado de cuatro canales de información independientes, también llamados “lanes”. La transmisión sobre fibra óptica se realiza mediante conectores MPO (Multi-Fiber Push-On) o LC (Little Connector). En función del tipo de conector, las señales se transmiten de forma diferente.
Conectores MPO
En el caso de los módulos con conector MPO, la transmisión de datos se realiza a través de un cable de 12 fibras, de las cuales solo ocho fibras se utilizan activamente: cuatro para transmisión (TX) y cuatro para recepción (RX) de señales. Esto permite gestionar de forma eficiente el caudal de datos y minimizar las pérdidas de señal.
La característica de los conectores MPO con cuatro pares TX y RX, es decir, cuatro canales distintos, ofrece la posibilidad de desagregar la señal en cuatro transmisiones independientes de 10G. Esto se realiza mediante cables tipo breakout, conocidos también como “pulpos”. Este cable permite conectar un módulo 40G QSFP+ con cuatro módulos 10G SFP+ en distintos switches.
Conectores LC
Otro enfoque son los módulos con conector óptico LC. Emplean la tecnología denominada Coarse Wave Division Multiplexing (CWDM). En este tipo de módulos se utilizan cuatro señales ópticas (cuatro láseres), cada una con una longitud de onda distinta. Cuatro longitudes de onda independientes se combinan en una única señal óptica mediante el sistema CWDM y se transmiten por el cable de fibra óptica en un proceso denominado multiplexación. En el otro extremo del cable de fibra óptica, el segundo módulo QSFP+ invierte este proceso (demultiplexación). Convierte la señal óptica única de nuevo en cuatro canales eléctricos independientes, que posteriormente se entregan al equipo de red correspondiente. La ventaja de este tipo de módulos es la posibilidad de utilizar solo dos fibras para transmitir datos y, por tanto, una migración sencilla de 10G a 40G usando el mismo tipo de conector 2xLC. En el caso de transceivers QSFP+ con conector MPO, el paso de 10G a 40G ya implica aumentar el número de fibras necesarias para la transmisión de 2 a 8 y cambiar el tipo de interfaz de 2xLC a MPO-12.
Tipos de módulos ópticos QSFP+
Distintas necesidades requieren soluciones distintas. Los tipos de módulos QSFP+ difieren en la práctica principalmente por la distancia de transmisión de datos, pero también por la tecnología empleada. Entre los más populares se pueden destacar:
- 40G QSFP+ SR4: módulos multimodo que utilizan conectores ópticos MPO y láseres VCSEL que operan a una longitud de onda de 850 nm. Pueden transmitir datos hasta 100 metros sobre fibra multimodo de tipo OM3 y hasta 150 metros sobre OM4.
- 40G QSFP+ LR4: módulos monomodo con conectores 2xLC/UPC. Utilizan tecnología CWDM, transmitiendo la señal en cuatro longitudes de onda en el rango de 1270 nm a 1330 nm. Normalmente, en los parámetros y la descripción del módulo se indica solo un valor medio de longitud de onda, es decir, 1310 nm. Soportan distancias de hasta 10 kilómetros.
- 40G QSFP+ ER4: módulos monomodo con conectores 2xLC/UPC. Análogos a QSFP+ LR4, con la diferencia de que transmiten la señal a distancias mayores, de hasta aprox. 30 km.
- 40G QSFP+ LX4: módulos también con conectores 2xLC/UPC y que utilizan tecnología CWDM. Sin embargo, funcionan tanto con fibras multimodo como monomodo. El alcance de estos transceivers sobre fibra multimodo OM3 es de 150 metros, y sobre fibra monomodo es de hasta 2 kilómetros. Aportan flexibilidad y versatilidad en aplicaciones de red.
- 40G QSFP+ BiDi (Bi-Directional): módulos multimodo con conector óptico 2xLC/UPC, que utilizan transmisión bidireccional de datos mediante 2 fibras en lugar de 8. Esto los convierte en una solución económica para muchas aplicaciones. Soportan distancias de hasta 100 metros sobre fibra OM3 y hasta 150 metros sobre OM4.
- 40G QSFP+ DAC: dos transceivers QSFP+ unidos por un cable de cobre, utilizados para conexiones cortas de unos pocos metros dentro del CPD.
Evolución de la tecnología QSFP: hacia una transmisión cada vez más rápida
La tecnología QSFP ha experimentado, a lo largo de varios años de desarrollo, muchos cambios orientados a alcanzar velocidades de transmisión de datos cada vez mayores. El mundo depende cada vez más de los datos, por lo que la transmisión más rápida gana en importancia. ¿Cómo ha sido esta evolución?
- QSFP: primera versión de módulos QSFP que soportaba hasta 4 Gbps utilizando cuatro canales de 1 Gbps.
- QSFP+: versión mejorada de QSFP, que soporta hasta 40 Gbps, con mejor rendimiento y menor consumo de energía.
- QSFP28: módulos que soportan hasta 100 Gbps. Constituyen una solución ideal para aplicaciones que requieren mayores velocidades y mejor eficiencia energética.
- QSFP-DD: versión QSFP que soporta hasta 400 Gbps, utilizando ocho canales de 50 Gbps cada uno. Gracias a su doble densidad, QSFP-DD es una solución ideal para los centros de datos del futuro que exigen el máximo rendimiento. Actualmente ya están disponibles en el mercado módulos QSFP-DD 800G.
- QSFP56: módulo óptico con capacidad de 200G, que actúa como punto intermedio entre QSFP28 y QSFP-DD.
La continua evolución de la familia de módulos QSFP los convierte en un elemento imprescindible de los centros de datos modernos, impulsando el desarrollo de la infraestructura de red del futuro. Cabe esperar que esta tecnología continúe ganando popularidad durante muchos años.
