SFP, SFP+ und QSFP einfach erklärt – Glasfaser, Wellenlängen und Unterschiede
SFP, SFP+ und QSFP erklärt – Transceiver, Glasfaser, Wellenlängen und Anschlüsse
SFP-Module gehören zu den wichtigsten Bauteilen moderner Netzwerke, wenn Switches, Router, Firewalls oder Server flexibel mit unterschiedlichen Kabeltypen verbunden werden sollen. Ein SFP ist kein normales Kabel und auch kein einfacher Stecker. Es handelt sich um einen kleinen austauschbaren Transceiver, der in einen passenden Port eines Netzwerkgerätes gesteckt wird.
Der große Vorteil von SFP liegt in der Flexibilität. Ein Switch muss nicht für jede Kabelart eine eigene feste Schnittstelle besitzen. Stattdessen stellt der Switch einen SFP-Port bereit, und je nach Bedarf wird ein passendes Modul eingesetzt. So kann derselbe Switch mit Kupferkabeln, Multimode-Glasfaser, Singlemode-Glasfaser oder BiDi-Verbindungen genutzt werden.
Was bedeutet SFP?
SFP steht für Small Form-factor Pluggable. Der Begriff beschreibt ein kompaktes, steckbares Modul, das im laufenden Betrieb oft getauscht werden kann. Man spricht dabei auch von hot-swappable oder hot-pluggable. Das bedeutet, dass ein Modul bei vielen Geräten gewechselt werden kann, ohne den ganzen Switch auszuschalten.
Technisch ist ein SFP ein Transceiver. Das Wort setzt sich aus Transmitter und Receiver zusammen. Ein Transceiver kann also senden und empfangen. Bei Glasfaser-SFPs wandelt das Modul elektrische Signale aus dem Switch in optische Signale um. Diese Lichtsignale werden anschließend über Glasfaser übertragen. Am anderen Ende wandelt ein weiteres SFP-Modul das Lichtsignal wieder in ein elektrisches Signal um.
Bei RJ45-SFPs funktioniert das Prinzip etwas anders, weil hier kein Lichtsignal genutzt wird. Ein RJ45-SFP stellt über den SFP-Port eine Kupferschnittstelle bereit. Dadurch kann ein Switch-Port, der eigentlich als SFP-Port ausgeführt ist, mit einem normalen Netzwerkkabel genutzt werden.
SFP, SFP+ und QSFP – wo liegt der Unterschied?
SFP beschreibt ursprünglich Module für typische 1-Gigabit-Verbindungen. Diese Module werden zum Beispiel für 1G-SX, 1G-LX oder 1G-RJ45 verwendet. Für viele klassische Switch-Uplinks oder längere Gebäudeverbindungen reicht 1G aus.
SFP+ ist die schnellere Weiterentwicklung und wird typischerweise für 10-Gigabit-Verbindungen genutzt. Viele moderne Switches besitzen SFP+-Ports, weil 10G-Uplinks heute in leistungsfähigeren Netzwerken sehr wichtig sind. Gerade wenn viele Clients, Access Points oder Server über einen Access-Switch angebunden werden, kann ein 10G-Uplink Engpässe vermeiden.
QSFP steht für Quad Small Form-factor Pluggable. Diese Module bündeln mehrere Übertragungskanäle und werden häufig für 40G, 100G oder noch höhere Geschwindigkeiten eingesetzt. QSFP findet man eher in Rechenzentren, Core-Netzen oder sehr leistungsfähigen Backbone-Verbindungen.
Typische Anschlussarten bei SFP-Modulen
SFP-Module gibt es mit unterschiedlichen Anschlüssen. Die Anschlussart muss zum verwendeten Kabel passen. Ein RJ45-SFP wird für Kupfernetzwerkkabel verwendet. LC-Duplex-Module nutzen zwei Glasfaseranschlüsse, einen für Senden und einen für Empfangen. SC-Module sind größer und werden in manchen älteren oder speziellen Umgebungen eingesetzt. BiDi-Module nutzen meist LC-Simplex und übertragen Senden und Empfangen über eine einzelne Faser.
Singlemode und Multimode – der grundlegende Unterschied
Glasfaser ist nicht gleich Glasfaser. In Netzwerken unterscheidet man vor allem zwischen Multimode-Faser und Singlemode-Faser. Multimode wird meist für kurze bis mittlere Strecken eingesetzt, zum Beispiel innerhalb eines Gebäudes, in einem Rechenzentrum oder zwischen Verteilerschränken. Singlemode wird für längere Strecken eingesetzt, zum Beispiel zwischen Gebäuden, Standorten oder über viele Kilometer.
Multimode-Fasern haben einen größeren Faserkern. Dadurch können mehrere Lichtwege gleichzeitig durch die Faser laufen. Das ist für kurze Strecken günstig und weit verbreitet. Typische Multimode-Wellenlängen sind 850 nm und teilweise 1300 nm.
Singlemode-Fasern haben einen deutlich kleineren Kern. Das Licht läuft sehr geradlinig durch die Faser. Dadurch sind deutlich längere Distanzen möglich. Typische Singlemode-Wellenlängen sind 1310 nm und 1550 nm.
Multimode benötigt immer zwei Fasern
Bei klassischen Multimode-Verbindungen werden immer zwei Fasern verwendet. Eine Faser sendet, die andere empfängt. Das bedeutet: Für eine normale Duplex-Verbindung benötigt man ein Faserpaar.
In der Praxis sieht man Multimode-Verbindungen meist mit LC-Duplex-Steckern. Diese bestehen aus zwei kleinen LC-Steckern in einem gemeinsamen Clip. Einer ist für TX, der andere für RX. Damit die Verbindung funktioniert, müssen die Fasern korrekt gekreuzt sein.
Singlemode kann auch über eine Faser arbeiten
Singlemode wird sehr häufig ebenfalls mit zwei Fasern betrieben. Es gibt aber eine wichtige Besonderheit: Singlemode kann auch über eine einzelne Faser funktionieren. Dafür verwendet man BiDi-SFPs. BiDi bedeutet bidirektional.
Bei BiDi wird für Senden und Empfangen dieselbe Glasfaser genutzt. Damit sich die Signale nicht gegenseitig stören, arbeiten beide Richtungen mit unterschiedlichen Wellenlängen. Ein Modul sendet zum Beispiel mit 1310 nm und empfängt mit 1550 nm. Das Gegenmodul arbeitet genau umgekehrt: Es sendet mit 1550 nm und empfängt mit 1310 nm.
Was sind Wellenlängen?
Bei Glasfaser werden Daten als Licht übertragen. Dieses Licht hat eine bestimmte Wellenlänge. Die Wellenlänge beschreibt vereinfacht gesagt die „Farbe“ des Lichts, auch wenn dieses Licht für das menschliche Auge meist unsichtbar ist. Angegeben wird die Wellenlänge in Nanometern, abgekürzt nm.
Multimode arbeitet typischerweise mit 850 nm und teilweise 1300 nm. Singlemode arbeitet häufig mit 1310 nm und 1550 nm. BiDi-Module kombinieren zwei verschiedene Wellenlängen auf einer Faser, zum Beispiel 1310/1550 nm oder 1310/1490 nm.
Die Wellenlänge muss immer zum Modul und zur Gegenstelle passen. Zwei Module müssen miteinander kompatibel sein. Besonders bei BiDi ist das wichtig, weil immer ein passendes A/B-Paar benötigt wird. Wenn beide Seiten mit derselben Wellenlänge senden, funktioniert die Verbindung nicht.
Wie wandelt ein SFP Signale um?
Ein Switch arbeitet intern elektrisch. Die Daten liegen also als elektrische Signale vor. Eine Glasfaserleitung überträgt Daten jedoch optisch als Licht. Genau hier kommt der SFP-Transceiver ins Spiel. Er nimmt das elektrische Signal vom Switch auf, wandelt es in Licht um und sendet es über die Glasfaser.
Am anderen Ende passiert der umgekehrte Vorgang. Das empfangene Lichtsignal wird vom SFP wieder in ein elektrisches Signal umgewandelt, das der Switch oder Router verarbeiten kann. Dadurch kann ein Switch über SFP-Module sehr unterschiedliche Medien nutzen, ohne dass die Grundhardware verändert werden muss.
Bandbreiten und typische Module
Die maximale Bandbreite hängt vom Modultyp ab. Klassische SFP-Module arbeiten meist mit 1 Gbit/s. SFP+ unterstützt typischerweise 10 Gbit/s. QSFP+ wird häufig für 40 Gbit/s genutzt, QSFP28 für 100 Gbit/s. Es gibt darüber hinaus weitere Varianten für noch höhere Geschwindigkeiten.
Bei Glasfaser ist aber nicht nur die Bandbreite wichtig. Auch Reichweite, Wellenlänge, Fasertyp und Stecker müssen passen. Ein 10G-SR-Modul ist zum Beispiel für Multimode und kurze Strecken gedacht. Ein 10G-LR-Modul ist für Singlemode und längere Strecken vorgesehen. Ein BiDi-Modul benötigt ein passendes Gegenmodul mit umgekehrter Wellenlänge.
Typische Einsatzbereiche
SFP-Module werden besonders häufig für Uplinks zwischen Switches eingesetzt. Ein Access-Switch kann zum Beispiel per Glasfaser mit einem Core-Switch verbunden werden. Das ist besonders sinnvoll, wenn größere Distanzen überbrückt werden müssen oder wenn elektrische Störungen vermieden werden sollen.
Auch Verbindungen zwischen Gebäuden werden häufig über Glasfaser realisiert. Kupferleitungen zwischen Gebäuden können wegen Potentialunterschieden problematisch sein. Glasfaser ist elektrisch nicht leitend und daher für solche Strecken oft die bessere Wahl.
In Rechenzentren werden SFP+, QSFP+ und QSFP28 für schnelle Server-, Storage- und Switch-Verbindungen eingesetzt. Dort spielen hohe Bandbreiten und geringe Latenzen eine wichtige Rolle.
Worauf sollte man beim Kauf achten?
Beim Kauf eines SFP-Moduls sollte zuerst geprüft werden, welche Geschwindigkeit benötigt wird. Ein 1G-SFP passt nicht automatisch zu einem 10G-SFP+-Port in jeder Betriebsart, und ein SFP+-Modul funktioniert nicht in jedem einfachen SFP-Port. Die Kompatibilität des Switches ist entscheidend.
Danach muss das Medium passen: Kupfer, Multimode oder Singlemode. Anschließend müssen Stecker, Reichweite und Wellenlänge stimmen. Besonders bei BiDi-Verbindungen muss auf das passende Modul-Paar geachtet werden.
Viele Hersteller prüfen außerdem die Modulkompatibilität über Firmware oder Codierung. Manche Switches akzeptieren nur freigegebene Module oder zeigen Warnungen bei Drittanbieter-Modulen. Das sollte vor dem Kauf berücksichtigt werden.
Fazit
SFP, SFP+ und QSFP machen Netzwerke flexibel. Ein Switch kann durch austauschbare Transceiver unterschiedliche Kabeltypen, Reichweiten und Geschwindigkeiten unterstützen. SFP eignet sich typischerweise für 1G, SFP+ für 10G und QSFP für 40G, 100G oder höhere Bandbreiten.
Multimode wird meist für kurze Strecken verwendet und benötigt bei klassischen Duplex-Verbindungen zwei Fasern. Singlemode eignet sich für längere Distanzen und kann mit BiDi-Technik auch über eine einzelne Faser arbeiten. Entscheidend sind immer passende Module, korrekte Wellenlängen, richtige Steckertypen und die Kompatibilität zum Switch.
Mini-Zusammenfassung
SFP-Module sind austauschbare Transceiver für Switches, Router und Firewalls. Sie wandeln elektrische Signale in optische Signale um oder stellen Kupferverbindungen bereit. SFP steht meist für 1G, SFP+ für 10G und QSFP für höhere Geschwindigkeiten wie 40G oder 100G. Multimode nutzt klassische Duplex-Verbindungen mit zwei Fasern, während Singlemode mit BiDi auch über eine einzelne Faser arbeiten kann.