100G MPO 分支（Breakout）：端口拆分、配置与最佳实践
这是一个非常经典的场景：你需要连接四台新的机架式服务器，但你的机架顶端（ToR）交换机端口已经占满，而且预算非常紧张。对于大多数人来说，这是一场危机；但对于网络工程师而言，这不过是普通的周二日常。
但是，如果你正在规划 100G 升级，或者已经运行了 100GbE，你拥有的容量可能比你想象的还要多。得益于分支（Breakout）配置，那单个 100G 端口不仅是一条管道——它还是封装在单个接口中的四个 25G 以太网通道。
在本指南中，我们将抛开枯燥的技术规范，准确地为您解释 MPO 分支（Breakout）的工作原理、为什么它是高密度数据中心的标准，以及如何配置 4x25G 的网络架构而不会遇到那些常见的令人头疼的问题。
“缘由”：破解密度难题
让我们来看看这样一种场景：您正在使用 100G 以太网标准（具体为 IEEE 802.3 规范）。您需要连接多台服务器，但如果为单个连接专门占用一个 100G 端口，则会造成资源浪费。 这正是 MPO（多芯推入式）连接器大显身手之处。与标准的双工 LC 连接器（包含两根光纤：一根用于发送，一根用于接收）不同，MPO 连接器在单个外壳内集成了多根光纤。这使得您可以将一个高速端口“拆分”为多个低速连接。其核心在于提升效率，而不仅仅是追求单纯的传输速度。
工作原理：四通道高速公路
你可以把标准的 10G 链路想象成一条单车道马路。现在，我们来看看 100G。IEEE 802.3 技术规范对 100G 的定义并不是一条巨大的单车道，而是 4 个通道。
这种架构大家并不陌生，我们在 40G 以太网中就曾见识过（当时是 4 个 10G 通道）。但在 100G 升级中，这些通道的速率变得更快。正因为该标准采用了这种构建方式，我们才可以从物理上将这些通道分离开来。
我们不需要为了向单一设备提供 100Gbps 速率而将它们捆绑在一起，而是可以将它们拆分开，同时为四台不同的设备提供服务。
1 个 100G 端口由此变为了 4 个 25G 端口。
这为你带来了极高的灵活性、更简便的维护，并在无需更换新机箱的情况下，大幅提升了你的端口密度。
硬件设备：你真正需要的东西
搭建这种 4x25G 的网络架构需要特定的物理组件，这不仅仅是一个软件设置就能搞定的。
以下是配置分支（Breakout）的标准“配方”：
交换机：必须支持分支模式（请务必检查你的硬件兼容性列表 HCL）。
宿主机端模块：一个 QSFP28 光模块（例如 100GBASE-SR4），插入你的交换机。
线缆：一根 MPO 分支光纤跳线（MPO12 转 4 个双工 LC）或者一个光纤配线转接盒（Cassette）。
客户端模块：四个用于服务器的 SFP28 光模块（例如 25GBASE-SR）。
图 1：MPO 分支（Breakout）示例——将一个端口转换为四个。
专家提示：
千万不要忽略光纤配线转接盒（Fiber Cassette）。虽然分支跳线很常用，但光纤配线转接盒能提供高密度连接和更整洁的线缆管理。它支持快速部署，并且无需更换骨干布线，即可实现从 10G（LC）到 40G/100G（MPO）的无缝升级。
配置：告诉交换机该怎么做
把线缆插好只是最简单的一步。接下来的真正工作，是让你的交换机认账——告诉它 1 号端口已经不再是原本的那个 1 号端口了。
你需要进入交换机的操作系统，明确下达拆分通道的指令。虽然每个厂商的命令语法各有不同，但其背后的逻辑完全一致：你正在将一个 QSFP28 端口映射为四个逻辑接口。
例如，在思科（Cisco）Nexus 9300 交换机上，配置命令大约是这样的：interface breakout module 1 port 1 map 25g-4x
该命令一旦执行，原本的单个 100G 接口就会被替换为四个独立的 25G 接口。
物理层：MPO 线缆与极性
现在到了最容易出错的部分：布线。
MPO 分支线缆（Breakout Cable）扮演着物理桥梁的角色。在线缆的一端，是一个 MPO12 连接器（插入你的 100G 光模块）；而在另一端，则呈扇形展开（Fan-out）为四个双工 LC 连接器。
图 2 与图 3：多模（上）与单模（下）分支线缆。请注意一侧的 MPO 连接器以及另一侧的 LC 扇形展开（Fan-out）接头。
选择你的光纤
多模光纤（MMF）：通常为 OM3 或 OM4。非常适合短距离传输（最远 100 米）。这是标准的机架间布线选择。
核心细节：光纤映射与极性
这里涉及较深的技术细节。一个 MPO12 连接器拥有 12 芯光纤，但 100GbE SR4 标准仅使用其中的 8 芯：
1-4 芯：发送端（Tx）
9-12 芯：接收端（Rx）
5-8 芯：空闲未用
此应用中的行业标准被称为 方法 B（Method B，键向上对键向下 Key-up to Key-down）。它会调换线芯位置，从而使一端的发送端精确匹配另一端的接收端。
图 4：MPO12 到 4 个 LC 连接器的映射关系图。
具体映射细则：
第 1 芯与第 12 芯：第 1 对（双工 LC 1）
第 2 芯与第 11 芯：第 2 对（双工 LC 2）
第 3 芯与第 10 芯：第 3 对（双工 LC 3）
第 4 芯与第 9 芯：第 4 对（双工 LC 4）
专家提示：
在订购线缆时，务必仔细核对你的端面抛光类型。将 APC（斜物理接触/斜面抛光） 和 UPC（超物理接触/平面抛光） 混接，必定会彻底破坏你的信号传输。
结语
100G 以太网是一项性能强大的技术。通过采用分支（breakout）配置，您可以灵活调整高速核心网络，从而高效支持 10G、25G 或 50G 设备。无论是处理新标准中的 PAM4 信号，还是 100GBASE-SR4 采用的标准 NRZ 信号，其核心理念始终如一：以更少的资源实现更大的效能。
MPO 连接器看似只是单一链路，实则蕴含着多通道传输能力，等待着被充分利用。只要深入理解其物理特性与配置方式，您就能最大化利用现有基础设施，从而推迟昂贵的机箱升级计划。
常见问题解答（FAQ）
100G 需要什么类型的线缆？ 这取决于传输距离。对于 100 米以内的部署，标准做法是使用 OM3 或 OM4 多模光纤（MMF）。对于超过 100 米的任何距离，你都需要使用单模光纤（SMF）。请务必确保你的光模块与光纤类型相匹配。
100G 在光纤上的传输距离有多远？ 这一距离因不同的标准而异。100GBASE-SR4（多模）的传输距离约为 100 米。然而，单模光纤在搭配合适的光模块时，无需放大器即可达到 40 公里甚至 80 公里的传输距离。
MPO 和 MTP 有什么区别？ MPO（多光纤插拔连接器）是该类接口的通用行业标准名称。而 MTP（多光纤端接插拔连接器）是由 US Conec 公司制造的一种特定品牌的高性能 MPO 连接器。在实际工作中，这两个术语通常可以互换使用。
作者简介 —— NetAlly 技术团队
技术贡献者
翻译：上海朗坤