1000base x sfp что это
Часто у знакомых системных администраторов, не сталкивавшихся раньше с оптическим волокном, возникают вопросы, как и какое оборудование необходимо для организации соединения. Немного почитав, становится понятно, что нужен оптический трансивер. В этой обзорной статье я напишу основные характеристики оптических модулей для приема/передачи информации, расскажу основные моменты, связанные с их использованием, и приложу много наглядных изображений с ними. Осторожно, под катом много трафика, делал кучу своих собственных фотографий.
Сегодня практически любое сетевое оборудование для передачи данных в сетях Ethernet, предоставляющее возможность подключения через оптическое волокно, имеет оптические порты. В них устанавливаются оптические модули, в которые уже может подключаться волокно. В каждый модуль встроен оптический передатчик (лазер) и приемник (фотоприемник). При классической передаче данных с их использованием предполагается использовать два оптических волокна — одно для приема, другое для передачи. На изображении снизу представлен коммутатор с оптическими портами и установленными модулями.
Вот об этих маленьких электронных штуковинах дальше и пойдет речь.
Периодически возникают вопросы, какой же оптический приемопередатчик нужен в конкретной ситуации. Если перед глазами оказывается прайслист какой-либо, то просто разбегаются глаза от обилия всевозможных наименований. Попробую прояснить, что же значат различные буквы и цифры в названии модулей и что же из них вам может понадобиться. Оптические модули различаются формфактором (GBIC, SFP, X2. ), типом технологии («прямые», CWDM, WDM, DWDM. ), мощностью (в дицебелах), разъемами (FC, LC, SC).
Что такое uplink порт SFP?
5. Как сохранять оптический SFP?
Вообще говоря, есть несколько аспектов сохранения оптических SFP.
Защита оптического порта. Держите торцевую поверхность в чистоте; избегать длительного нахождения порта SFP в воздухе; избегайте царапин на торцевой поверхности или втулке и т. д.
Правильно использовать модуль SFP. Удержите оптический модуль на нормальном уровне; подключите и вложите модуль SFP мягко, чтобы уменьшить случайный ущерб.
Типы оптических SFP
Оптический SFP бывает разных типов на основе различных стандартов классификации. Существуют одномодовый SFP модуль и многомодовый модуль SFP в зависимости от типа кабеля, что позволяет пользователям выбирать подходящий модуль в соответствии с требуемым оптическим диапазоном для сети. Скорость передачи SFP модуля составляет от 100 Мбит/с до 4 Гбит/с и более. Рабочее расстояние этих оптических SFP может составлять от 500 метров до 100 километров. Модуль CWDM SFP и модули DWDM SFP также доступны для линий связи WDM. Кроме того, оптический SFP с интерфейсом RJ-45 позволяет осуществлять обмен данными по сетевым кабелям на витой паре. Вот простая классификация оптических SFP. В следующей таблице представлена простая классификация оптических SFP.
Обычно порты SFP находятся в Ethernet коммутаторах, маршрутизаторах, межсетевых экранах и сетевых картах. Оптические SFP подключают сетевое устройство к оптическому или медному сетевому кабелю, например Cat5e. И другие типы оптических SFP, такие как 3G видео SFP, 12G видео SFP, также используются в камерах HD или системах мониторинга.
Общие вопросы о оптическом SFP
Что такое combo порт SFP?
Комбинированный порт - это единый интерфейс с двумя интерфейсами - порт RJ45 или порт SFP, поэтому он поддерживает как медные, так и оптические соединения SFP. Другими словами, это составной порт, который может поддерживать два разных физических, поделиться одну и ту же коммутационную матрицу и номер порта. Но эти два разных физических порта нельзя использовать одновременно. Каждый двойной combo порт представляет собой единый интерфейс, который предлагает на выбор два соединения: соединение RJ-45 для медного Ethernet кабеля и соединение SFP для оптоволоконного кабеля. Например, если используется combo порт SFP, соответствующий медный порт автоматически отключается, и наоборот. На следующем рисунке показаны 4*1GE combo порты FS S3800-24F4S SFP стекируемого коммутатора.
Что такое OADM модули и WDM-фильтры (делители)?
Несмотря на созвучное название, OADM модуль не является оптическим трансивером, а представляет собой, скорее, оптический фильтр, один из видов мультиплексора.
На рисунке: OADM модуль.
Узлы Optical Add Drop Multiplexor (OADM) используются для отделения потоков данных в промежуточных точках. OADM, иначе Add-Drop модуль, — это оптическое устройство, устанавливаемое в разрыв оптического кабеля и позволяющее отфильтровать из общего луча два потока данных. OADM, как и все мультиплексоры, в отличие от SFP и SFP+ трансиверов — пассивные устройства, благодаря чему они не требуют подвода питания и могут быть установлены в любых условиях, вплоть до самых жестких. Правильно спланированный комплект OADM позволяет обойтись без оконечного мультиплексора и «раздать» потоки данных промежуточным точкам.
Недостатком OADM является снижение мощности и отделяемого, и транзитного сигналов, а значит и максимальной дальности устойчивой передачи. По различным данным, снижение мощности составляет от 1,5 до 2 дБ на каждом Add-Drop.
Еще более упрощенное устройство — WDM-фильтр, позволяет отделить из общего потока только один канал с определенной длиной волны. Таким образом, можно собирать аналоги OADM на основе произвольных пар, что увеличивает гибкость построения сети до максимума.
На рисунке: WDM фильтр (делитель).
WDM-фильтр может использоваться как в сетях с WDM мультиплексированием, так и с CWDM, DWDM уплотнением.
Так же, как и в CWDM, в спецификацию DWDM заложено использование OADM и фильтров.
XENPAK
Модули, используемые преимущественно в оборудовании Cisco. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Сейчас уже изредка можно найти им применение, изредка можно встретить в старых линейках маршрутизаторов. Также такие модули бывают для подключения медного провода 10GBase-CX4. К сожалению, у меня нашелся лишь один XENPAK-модуль 10GEBase-LR и старая Cisco-вская плата WS-X6704-10GE под них.
Дальнейшее развитие модулей формата XENPAK. Часто в разъемы X2 можно установить модуль TwinGig, в который уже можно установить два модуля SFP… Это нужно в случае, если на оборудовании нет 1GE оптических портов. В основном X2-формфактор использует Cisco. В продаже существуют адаптеры X2-SFP+ (XENPACK-to-SFP+). Интересно, что такой комплект (адаптер+SFP+ модуль) выходит дешевле одного X2 модуля.
К сожалению, на руках у меня нашелся только адаптер, но чтобы понять, как выглядят эти модули и какого они размера этого вполне хватит. На рисунке снизу адаптер X2-SFP+ со вставленным SFP+ модулем.
Но если кому интересно, вот здесь можно посмотреть больше картинок и возможностей этого разъема.
Да, я не затрагивал относительно новые формфакторы (QSFP, QSFP+, CFP). На текущий момент они еще не очень распространены.
Качество оптического SFP и послепродажное обслуживание
Никто не может гарантировать, что полученные оптические SFP на 100% нормальны. А срок службы оптического трансивера у многих производителей обычно составляет 5 лет. В первый год сложно сказать, хорошее или плохое качество. Поэтому важно выбрать надежного поставщика.
Каждое устройство оснащено выделенным портом коммутатора, который может передавать данные на другие порты в любое время, и передача не будет мешать. Разные порты имеют разные размеры и характеристики, что предотвращает неправильный тип разъема, подключенного к ним. В современной телекоммуникационной отрасли, порт SFP может найти в различных сетевых устройствах, включая коммутаторы Ethernet, маршрутизаторы, сетевые карты (NIC), серверы и т. д. Современный гигабитный коммутатор обычно разрабатывается с двумя или более портами SFP. Так что же такое порт SFP гигабитного коммутатора? В чем разница между портом SFP и портом RJ45 гигабитного коммутатора? А как наладить их соединения?
Коротко о совместимости разных типов SFP и SFP+
Производитель выпускает SFP и SFP+ трансиверы обычно в парах, которые совместимы между собой. Поэтому оптимальный вариант - ставить такие парные модули на обоих концах кабеля.
Стабильная совместная работа непарных модулей не гарантирована, даже если они совпадают по реализуемому стандарту, длине волны и количеству коннекторов. Возможны проблемы даже с совмещением двух модулей от одного производителя из разных линеек либо выпущенных в разные годы. Не исключено повреждение модулей, ошибки приема/передачи, ошибки согласования дуплекса и даже повреждения кабеля.
Крупные производители оборудования, такие как Cisco, HP, Alcatel-Lucent, 3com, Juniper, Dell и прочие во многих случаях искусственно блокируют работу своих маршрутизаторов/коммутаторов с SFP-модулями сторонних производителей, хотя нередко под своей торговой маркой продают модули сторонней разработки.
Вопрос, требующий рассмотрения в отдельной публикации - это совместимость модулей формата CWDM/DWDM. Благодаря широкополосному приемнику здесь возможны различные варианты компоновки модулей.
Для соединения устройств в стойке и стоек между собой выпускаются готовые оптические кабели стекирования, укомплектованные совместимыми SFP-модулями для соединения. Еще одна возможность, реализуемая при помощи стекирующего кабеля – подключение высокопроизводительных сетевых хранилищ.
В прошлой статье мы рассмотрели , что из себя представляют оптические трансиверы форм-фактора SFP и SFP+ в общем. В данной же хотели бы подробнее разобрать несколько более тонких моментов.
В том числе остановимся на классификации трансиверов по типу оптического разъема , стандартам и технологии спектрального уплотнения.
1. DDM, DOM, RGD - Какие функции они представляют?
DDM, DOM и RGD часто встречаются в именах оптических SFP, что путают пользователей. Фактически, DDM (Digital Diagnostics Monitoring) - это технология, которая позволяет пользователям в реальном времени отслеживать параметры в модулях SFP, такие как входная мощность, выходная мощность и температура. DOM (digital optical monitoring) похож на DDM, позволяя пользователям контролировать параметры оптических SFP. RGD означает, что SFP - это модуль повышенной прочности, который хорошо подходит для промышленных сетевых приложений, таких как автоматизация производства, подстанции и интеллектуальные транспортные системы.
Стандарты
Оптические трансиверы работают в сетях Ethernet и потому должны отвечать одному из соответствующих стандартов. Для удобства мы свели параметры таковых в таблицу.
Длина волны излучателя , нм
многомодовое , полный дуплекс
многомодовое , полудуплекс при гарантированном обнаружении коллизий
1275, 1300, 1325, 1350
1275, 1300, 1325, 1350
1295, 1300, 1305, 1310
1295, 1300, 1305, 1310
3. В чем разница между SFP и SFP+?
SFP и SFP+ имеют одинаковый размер и внешний вид. Основное различие между SFP и SFP+ заключается в том, что SFP часто используется для приложений 100Base или 1000Base, тогда как SFP+ используется в приложениях Gigabit Ethernet. И скорость передачи данных и дальность передачи у них тоже разные. Например, SFP поддерживает скорость Fibre Channel модуля до 4 Гбит/с, а скорость SFP+ составляет до 10,3125 Гбит/с.
Порт SFP vs. порт RJ45 гигабитного коммутатора
Помимо портов SFP, гигабитный коммутатор обычно имеет несколько портов RJ45. Оба они могут передаваться с Gigabit Ethernet. В чем же тогда разница между портом SFP vs. портом RJ45 гигабитного коммутатора?
Технологии волнового мультиплексирования, WDM/CWDM/DWDM
WDM
В основе технологии WDM, Wavelength Division Multiplexing, лежит передача нескольких световых потоков с разной длиной света по одному волокну.
Базовая технология WDM допускает создание одного дуплексного соединения, при наиболее часто используемой волной паре 1310/1550 нм, из O- и C-диапазона соответственно. Для реализации технологии используется пара «зеркальных» модулей, один с передатчиком 1550 нм и приемником 1310 нм, второй — наоборот, с передатчиком 1310 нм и приемником 1550 нм.
Разница в длине волны обоих каналов составляет 240 нм, что позволяет различать оба сигнала без использования специальных средств детектирования. Основная используемая пара 1310/1550 позволяет создавать устойчивые соединения на расстояниях до 60 км.
В редких случаях используются также пары 1490/1550, 1510/1570 и прочие варианты из окон прозрачности с меньшим удельным затуханием относительно O-диапазона, что позволяет организовывать более «дальнобойные» соединения. Кроме того, встречается комбинация 1310/1490, когда параллельно с данными на длине волны 1550 нм передается сигнал кабельного телевидения.
CWDM
Следующим этапом развития стала технология Coarse WDM, CWDM, грубое спектральное мультиплексирование. CWDM позволяет передавать до 18 потоков данных в диапазоне волн от 1270 до 1610 нм с шагом в 20 нм.
CWDM модули в подавляющем большинстве случаев двухволоконные. Существуют BiDi, двунаправленные SFP CWDM модули, прием и передача в которых идет по одному волокну, но в Украине они пока встречаются в продаже довольно редко.
Передатчики (модули) SFP и SFP+ CWDM передают на одной какой-либо длине волны.
Приемник же у таких модулей широкополосный, т. е.принимает сигнал на любой длине волны, что позволяет организовать одиночный дуплексный канал с любыми двумя модулями, сертифицированными на соответствие CWDM. Для одновременного пропуска нескольких каналов, используются пассивные мультиплексоры-демультиплексоры, которые собирают потоки данных от «цветных» SFP-модулей (у каждого из которых передатчик со своей длиной волны) в единый луч для передачи по волокну и разбирают его на индивидуальные потоки в конечной точке. Универсальность приемников обеспечивает большую гибкость в организации сетей.
DWDM
Последняя на сегодняшний день разработка — Dense WDM (DWDM), плотное спектральное мультиплексирование, позволяет организовать до 24, а в изготовленных на заказ системах — и до 80 дуплексных каналов связи, в диапазоне волн 1528,77-1563,86 нм с шагом 0,79-0,80 нм.
Естественно, чем плотнее размещение каналов, тем более жесткими становятся допуски при изготовлении излучателей. Если для обычных модулей допустимым является погрешность длины волны в пределах 40 нм, для трансиверов WDM такая погрешность снижается до 20-30 нм, для CWDM она составляет уже 6-7 нм, а для DWDM - всего 0,1 нм. Чем меньше допуски, тем дороже обходится производство излучателей.
Тем не менее, несмотря на гораздо более высокую стоимость оборудования, у DWDM есть следующие серьезные преимущества перед CWDM:
1) передача заметно большего количества каналов по одному волокну;
2) передача большего числа каналов на большие дистанции, благодаря тому, что DWDM работает в диапазоне наибольшей прозрачности (1525-1565 нм).
Напоследок следует упомянуть, что, в отличие от исходного стандарта WDM, в CWDM и DWDM каждый индивидуальный канал может доставлять данные на скоростях, как в 1 Гбит/с, так и 10 Гбит/с. В свою очередь, стандарты 40 Гбит и 100 Гбит Ethernet реализуются путем объединения пропускной способности нескольких 10 Гбит каналов.
Заторцовка кабеля
Оптический кабель для подключения к SFP-модулям должен быть заторцован в коннектор LC ( Lucent/Little/Local Connector) или SC ( Subscriber/Square/Standard Connector).
Соответственно , модули выпускаются с двумя типами разъемов под кабель: SC и LC.
Здесь нужно отметить , что двухволоконные оптические трансиверы форматов SFP , SFP+ практически всегда идут с разъемом LC, так как SC более крупный , и в дуплексный модуль два таких разъема не поместится. Использование SC возможно только в одноволоконных.
SC - один из первых керамических коннекторов , предназначенных для облегчения подключения оптических кабелей к разнообразным устройствам и предохранения среза кабеля от загрязнения и механических повреждений. Учитывая микроскопическую толщину волокон оптического кабеля , даже одна пылинка может послужить причиной значительного ухудшения качества связи или разрыва соединения.
Коннектор LC был разработан компанией Lucent , как улучшенный вариант SC. Обладает вдвое меньшими габаритами и отщелкивателем , что облегчает обращение с оптическими кабелями в условиях большой плотности подключений/волокон.
В целом , стандарты Ethernet допускают использование как одного , так и второго коннектора , однако большинство производителей , все же , устанавливают на своих модулях разъемы под LC. Даже одноволоконные SFP WDM модули , которые стандартно всегда выпускались с разъемом SC , сейчас есть и с LC разъемом.
Дополнительно об оптических разъемах можно почитать в этой статье.
Что такое порт SFP на гигабитном коммутаторе?
Порт SFP разработан для использования с разъемами малого форм-фактора (small form factor, SFF) и предлагает высокую скорость и физическую компактность. Он позволяет гигабитному коммутатору разрешить оптические или медные линии связи, вставив соответствующий модуль SFP (оптический SFP или медный SFP). Независимо от оптического порта или линии связи электрического порта, единственное различие - физический уровень (средства). Когда порт SFP вставлен в 1G SFP с электрическим портом, для передачи данных необходимо использовать сетевой кабель (кабель Cat5e/Cat6/Cat7). Принимая во внимание, что, когда порт SFP подключен к гигабитному SFP с оптическим портом, оптические патч-корды (оптоволокно LC) должны поддерживать оптоволоконные соединения. Таким образом, модуль SFP RJ45 обычно используется для uplink на короткие расстояния для соединения между все-SFP коммутатором распределения, и медным edge коммутатором, а модуль SFP чаще всего используется для высокоскоростного оптоволоконного uplink на большие расстояния. Чтобы проиллюстрировать порты SFP на гигабитном коммутаторе, принимая FS S3800-24F4S коммутатор с SFP портом в качестве примера:
S3800-24F4S гигабитный коммутатор 24 порта предназначен для удовлетворения спроса на экономичный гигабитный доступ или агрегацию для корпоративных сетей и клиентов операторов. Он оснащен консольным портом, 4*1GE Combo портами, 20*100/1000BASE SFP портами и 4*10GE SFP+ портами. Среди этих портов, порты SFP позволяют этому гигабитному коммутатору подключаться к широкому разнообразию оптоволоконных кабелей и кабелей Ethernet, чтобы расширить функциональность коммутации по всей сети. Стоит отметить, что этот коммутатор включает 4 комбинированных порта SFP/RJ45, так что пользователи могут использовать либо порт SFP, либо порт RJ45 одновременно для соединений на короткие расстояния..
Окна прозрачности оптического одномодового волокна
Подавляющее большинство современного оптического кабеля относится к стандарту SMF G.652 разных версий. Последняя версия стандарта , G.652 ( 11/16) была выпущена в ноябре 2016 года. Стандарт описывает так называемое стандартное одномодовое волокно.
Передача света по оптическому волокну основана на принципе полного внутреннего отражения на границе сред с разной оптической плотностью. Для реализации данного принципа , волокно делается двух- или многослойным. Светопроводящая сердцевина окружена слоями прозрачных оболочек из материалов с меньшими показателями преломления , благодарю чему на границе слоев и происходит полное отражение.
Оптоволокно , как среда передачи , характеризуется затуханием и дисперсией. Затухание — потеря мощности сигнала при прохождении волокна , выражается в уровне потерь на километр дистанции ( дБ/км). Затухание зависит от материала среды передачи и длины волны передатчика. Кривая зависимости спектра поглощения от длины волны содержит несколько пиков с минимальным затуханием. Именно эти точки на графике , называемые также окнами прозрачности или телекоммуникационными окнами , и были выбраны в качестве основы для подбора излучателей.
Выделяют такие шесть окон прозрачности одномодового волокна:
- O-диапазон ( Original): 1260-1360 нм;
- E-диапазон ( Extended): 1360-1460 нм;
- S-диапазон ( Short wavelength): 1460-1530 нм;
- C-диапазон ( Conventional): 1530-1565 нм;
- L-диапазон ( Long wavelength): 1565-1625 нм;
- U-диапазон ( Ultra-long wavelength): 1625-1675 нм.
В приближении свойства волокна внутри каждого диапазона можно считать примерно одинаковыми. Пик прозрачности приходится , как правило , на длинноволновый конец E-диапазона . Удельное затухание в O-диапазоне примерно в полтора раза выше , чем в S- и в С-диапазоне , удельная хроматическая дисперсия — наоборот , имеет нулевой минимум на длине волны в 1310 нм и выше нуля в C-диапазоне .
Первоначально , для организации дуплексного соединения при помощи оптического кабеля , использовались пары волокон , отвечающих каждое за свое направление передачи. Это удобно , но расточительно по отношению к ресурсу прокладываемого кабеля. Для нивелирования данной проблемы была разработана технология спектрального уплотнения , или , иначе , волнового мультиплексирования.
Разъемы
Это то место, куда вы будете подключать оптический патчкорд. На оптических модулях сейчас используются преимущественно два типа раъемов — SC и LC. Грубо и жаргонно — большой и мелкий квадраты. Понятно, что имея в наличии патчкорд с разъемом SC, вы не подсоедините его к разъему LC. Нужно либо менять патчкорд, либо ставить переходник-адаптер. В большинстве случаев SFP-модули имеют разъем LC, в то время как X2/XENPAK — SC. Выше на изображениях уже были модули с различными разъемами.
Оптические патчкорды, они же оптические шнуры. Нас будут интересовать следующие характеристики: дуплекс/симплекс (количество волокон), полировка (сейчас это UPC-синие или APC-зеленые), разъем (SC, LC, FC), многомодовость и длина. Конечно, важна еще и толщина сердцевины волокна, но сейчас на многомодовые обычные шнуры используют стандартную толщину. Снизу я представил изображение с различными видами концов патчкордов.
В основном вы будете встречать следующее обозначение шнуров — ШО-2SM-SC/UPC-SC/UPC-3.0. Это расшифровывается следующим образом: Шнур Оптический Дуплексный Одномодовый (Single-Mode) с разъемами SC и полировкой UPC с одной стороны и SC-UPC с другой длиной 3.0 метра. Соответственно, например, ШО-SM-LC/APC-SC/APC-15.0 — одномодовый дуплексный шнур с разъемами LC-LC и гравировкой APC длиной 15 метров.
Оптические модули — активное оборудование, они потребяют электроэнергию и выделяют тепло. Это следует учитывать при подключении оборудования к электросети. Также коммутатор, заполненный мощными модулями под завязку может потребовать дополнительного охлаждения.
Не стоит забывать, что в оптические модули встроены лазеры, и с ними необходимо соблюдать некоторую технику безопасности. Конечно в большинстве случаев никакой угрозы они не предоставляют в силу слабой мощности, но бывали случаи, дальнобойные мощные 10GE модули могут вполне выжечь сетчатку глаза или оставить ожог, если использовать палец в качестве аттюниатора.
Современные оптические модули имеют функцию DDM (Digital Diagnostics Monitoring) — в них встроен ряд сенсоров, через которые можно определить текущее значение некоторых параметров. Смотрится это через интерфейс оборудования, в которое установлен модуль. Самые важные параметры для вас — текущие принимаемая мощность и температура.
Ряд производителей сетевого оборудования запрещают использовать сторонние модули в их оборудовании. По крайней мере раньше Cisco не давала их запускать, они в ней просто не работали. Сейчас же в узких кругах известны команды, открывающие возможность использовать сторонние устройства, да и Cisco стала не так трепетно относиться к этому вопросу. Впрочем, при желании любые модули можно перепрошить, в продаже имеются специальные программаторы.
Порт на оборудовании (в большинстве случаев) загорается, если на модуль приходит сигнал достаточной мощности. Если соединить два двухволоконных модуля одинарным патчкордом (просто прием с передачей), с одной стороны порт загорится, но работать при этом ничего не будет.
Да, мощность может быть не только слабой. Если сигнал приходит слишком сильный, можно сжечь фотоприемник. Обычно это относится к дальнобойными мощным модулям с дистанцией > 80 км. Для уменьшения мощности используют специальные аттенюаторы. Хотя если делаем в лабораторных условиях, можно просто намотать пару витков патчкорда на какую-нибудь ручку или карандаш.
Оптический модуль широко используется для подключения сетевых устройств, таких как коммутаторы, NIC (сетевая карта) и медиаконвертеры, которые делают их необходимыми в волоконно-оптических соединениях. В этом посте будет рассмотрен оптический SFP, который является отраслевой рабочей лошадкой более 15 лет, включая типы и приложения SFP модулей, а также то, как выбрать подходящий оптический SFP.
Пример маркировки
К примеру, типичная маркировка модуля выглядит так:
- SFP - тип форм-фактора модуля;
- 1SM - одно одномодовое волокно (одноволоконный модуль);
- 1550nm - длина волны передатчика (чуть ниже аналогичное обозначение 1550TX);
- 3SC - 3 км максимальная длина сегмента кабеля, SC - тип законцовки кабеля;
- 1000Base-LX - поддерживаемый стандарт Ethernet.
Виды SFP и SFP+ модулей
Оптические SFP и SFP+ модули различаются по многим параметрам, основными из которых являются:
- собственно, тип форм-фактора - SFP или SFP+;
- для какого типа оптоволоконного кабеля они предназначены - одномодового или многомодового;
- максимальная длина сегмента кабеля;
- количество волокон - одно или два;
- используемая длина волны;
- разъемы под оптику или под RJ-45;
- используемая технология спектрального уплотнения;
- поддерживаемые стандарты 1000BASE-X и 1000BASE-T;
- тип оптического коннектора.
Знать основные параметры модуля необходимо для того, чтобы корректно подобрать его под существующую (или строящуюся) сеть.
На более тонких характеристиках, таких, как тип лазера, мощность излучателя, ширина спектральной линии и тому подобных, мы пока останавливаться не будем, хотя при построении сети и подборе совместимых пар модулей они также могут иметь значение.
Пропускная способность оптических модулей
В зависимости от поддерживаемой технологии - Ethernet, STM-1, STM-4, STM-16 или Fibre Channel - модули могут поддерживать скорость:
- формата SFP - до 4,25 Гбит/сек;
- формата SFP+ - до 16 Гбит/сек.
Однако, так как у нас чаще всего используются оптические Ethernet модули, принято говорить о скорости 1 Гбит/сек для SFP и 10 Гбит/сек для SFP+.
На рынке также представлено некоторое количество 100-мегабитных SFP трансиверов, но их востребованность в последнее время все меньше.
Максимальная пропускная способность Ethernet SFP-модуля - 1,25 Гбит/сек.
Максимальная пропускная способность Ethernet SFP+ модуля - 10 Гбит/сек
Многомодовые и одномодовые
Центральное различие между SFP модулями заключается в том, какого типа оптоволоконный кабель используется – многомодовый (MM, MMF) или одномодовый (SM, SMF). В практическом плане это имеет значение при подборе модулей с учетом типа кабеля в вашей сети, дальности ее пролетов, а также сумм, которые выделяются на ее проведение.
Многомодовый кабель имеет более толстую сердцевину и лучше собирает свет от излучателя. За счет этого многомодовые соединения значительно терпимее к качеству материала, компонентов, излучателей и оборудования. Однако, их серьезным недостатком является ограниченная максимальная длина сегмента кабеля – около 550 метров. Поэтому многомодовые SFP и SFP+ модули используются сравнительно редко, хотя обычно дешевле одномодовых.
Дальность передачи для одномодового кабеля без дополнительных ухищрений может достигать 80 километров, а при высококачественном кабеле и модулях, и использовании длинной волны как на передачу, так и на прием (1510/1570) - даже 120 км.
Многомодовые и одномодовые SFP и SFP+ модули несовместимы.
Дальность передачи
Многомодовые оптические модули, как мы уже сказали, поддерживают передачу только на расстояние до 550 метров. В маркировке SFP трансиверов это обычо обозначается цифрой 0,5 (к примеру, 0,5LC), есть многомодовые модули с поддержкой еще меньшей дальности.
Максимальная дальность одномодовых оптических трансиверов зависит от форм-фактора:
- SFP-модули, в основном, выпускаются для расстояний 3 км, 10 км, 20 км, 40 км, 80 км (но могут быть также некоторые дополнительные вариации), максимально - 120 км.
- SFP+ модули также выпускаются для различных расстояний, но максимум - это 80 км (из-за высокой скорости соединения).
Максимальная дальность для SFP - 120 км, для SFP+ - 80 км.
При этом использование технологий спектрального уплотнения на скоростях до 10 Гбит/сек дополнительно снижает дальность передачи. Для модулей SFP+ WDM, CWDM и т. д. максимальная дальность уже не превышает 60 км.
Д вухволоконные и одноволоконные
SFP и SFP+ модули выпускаются двухволоконные (или "двуглазые" в простонародье) и одноволоконные ("одноглазые").
В силу специфики оптического кабеля, для организации дуплекса используется пара волокон. Соответственно, все SFP-модули для данных соединений имеют по паре кабельных разъемов. О дин разъем предназначен для передачи данных, второй - для приема. К двухволоконным (двухразъемным) относятся как обычные модули, так и CWDM, DWDM. Но поднять сеть с использованием спектрального уплотнения CWDM, DWDM может быть гораздо более выгодным, чем на обычных двухволоконных модулях.
Оптические модули с технологией уплотнения сигнала WDM - одноволоконные. Технология позволяет использовать и для передачи, и для приема сигнала одно волокно (один разъем). Такие модули еще называют Bi-Di ("двунаправленные"). Их максимальная пропускная способность, при прочих равных условиях, равна пропускной способности двухволоконного трансивера без спектрального уплотнения. Поэтому использование при построении сети BiDi SFP модулей выгоднее обычных двухволоконных (без спектрального уплотнения).
Двухволоконные (с двумя оптическими разъемами) - все SFP и SFP+ модули, кроме WDM. Обычно эффективность использования в сети CWDM, DWDM модулей выше, чем стандартных двухволоконных.
Одноволоконные (с одним разъемом) - в основном, только WDM модули. Их возможности обеспечения общей пропускной способности сети выше, чем обычных двухволоконных, но в во многих случаях уступают CWDM, DWDM.
Существуют и Bi-Di (двунаправленные, одноволоконные) SFP CWDM модули, однако в продаже на украинском рынке их найти проблематично.
Для оптики и для RJ-45
Следует также упомянуть, что помимо оптических, большинство поставщиков SFP-модулей выпускают также варианты модулей SFP и SFP+ с гигабитными портами 1000Base-T (под медный кабель) для увеличения возможностей расширения сетевых устройств с подобными разъемами. Такой модуль позволяет использовать слот под SFP для создания разъема RJ-45 под витую пару, а не под оптику.
Длина волны
SFP-модули осуществляют прием и передачу сигнала на разных длинах волны. Поэтому при подборе пар приемо-передатчиков нужно учитывать этот фактор, не все они будут совместимы между собой.
В обычных и WDM модулях SFP и SFP+:
- В многомодовых - 850/1550нм.
- В одномодовых - это чаще всего 1310/1550нм, для дальних расстояний - 1490/1550нм, 1510/1570нм. Существуют и другие вариации.
В модулях CWDM/DWDM:
Здесь используемых длин волн гораздо больше, как раз за счет этого и реализуется спектральное уплотнение и достигается высокая емкость передачи данных по одному волокну. Но об этом подробнее в следующей статье.
На поддерживаемых стандартах Ethernet, типах коннекторов и технологиях спектрального уплотнения мы подробно остановимся в следующей публикации.
Различные формфакторы
В первую очередь модули различаются своими формфакторами. Немного расскажу про различные варианты.
GigaBit Interface Converter, активно использовался в 2000-х. Самый первый промышленно стандартизованный формат модулей. Очень часто применялся при передачи через многомодовые волокна. Сейчас же практически не используется в силу своих размеров. У меня осталась одна старая циска 3500, еще без поддержки CEF, в которой можно воспользоваться данными модулями. На изображении снизу два GBIC-модуля 1000Base-LX и 1000Base-T:
Small Form-factor Pluggable, наследник GBIC. Наверно самый распространенный на сегодняшний день формат, гораздо удобнее в силу меньших размеров. Такой формфактор позволил значительно увеличить плотность портов на сетевом оборудовании. Благодаря таким размерам стало возможно реализовать до 52 оптических портов на одной железке в один юнит. Используется для передачи данных на скоростях 100Mbits, 1000Mbits. На изображении снизу коммутатор с оптическими портами и пара модулей 1000Base-LX и 1000Base-T.
Enhanced Small Form-factor Pluggable. Имеют идеентичный SFP размер. Схожий размер позволил сделать оборудование с портами, поддерживающими обычные SFP и SFP+. Такие порты могут работать в режимах 1000Base/10GBase. Лишь дальнобойные CWDM-модули имеют большую длину из-за радиатора. Используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Малые размеры придали некоторые особенности — для дальнобойных модулей бывают случаи слишком сильного нагрева. Поэтому для передачи более чем на 80 км таких модулей пока нет. На картинке снизу два модуля SFP+ — CWDM и обычный 10GEBase-LR:
10 Gigabit Small Form Factor Pluggable. Также, как и SFP+, используются для передачи данных на скоростях 10 Gbits. Но в отличии от предыдущих, немного шире. Увеличенный размер позволил использовать их для прострела на большие расстояние по стравнению с SFP+. Снизу дополнительная плата для Huawei с установленными XFP и пара таких модулей.
Что такое порт RJ45 на гигабитном коммутаторе?
Порт RJ45 является встроенным портом гигабитного коммутатора, который соответствует стандарту 1000BASE-T Ethernet. Он поддерживает только RJ45 кабели (Cat5e/Cat6/Cat7) для передачи 1 Гбит/с, а расстояние ограничено 100 м (330 футов). Таким образом, коммутатор 1000BASE-T с портами RJ45 может использоваться в ЦОД для коммутации серверов, локальных сетей, для uplink от настольных коммутаторов или непосредственно к настольному компьютеру для широкополосных приложений. FS S3800-24T4S стекирукмый коммутатор - это коммутатор 1000BASE-T, который поставляется с консольным портом, 24 *10/100/1000BASE-T RJ45 портами и 4 *10GbE SFP+ портами. Таким образом, при подключении двух гигабитных коммутаторов с портом RJ45, существует простой и понятный способ: подключите стандартный кабель Ethernet (Cat5/5e/6/6a) напрямую для соединения этих двух коммутаторов.
Цветовая маркировка модулей
Для того, чтобы визуально отличать разные типы модулей, была придумана цветовая маркировка защелок. Их пластиковые оболочки делают красного, зеленого, желтого, бирюзового и других цветов.
Но проблема в том, что кодирование типа модуля по цвету защелки не является однозначно утвержденным и общепринятым и часто отличается от производителя к производителю. Однако если вы работаете с модулями одного производителя - цветная кодировка может существенно облегчить работу.
Единственный способ однозначно определить форм-фактор модуля, учитывая внешнее сходство SFP и SFP+ - маркировка. Модули SFP+ стандартов 10GBase-ER и ZR также нередко длиннее обычного и снабжены радиаторами охлаждения, поскольку в процессе работы могут заметно нагреваться. также маркировка часто содержит информацию о других характеристиках трансиверов.
Цветовая маркировка защелок различна у разных производителей
Совместимость оптического SFP
При покупке трёхстороннего оптического SFP, совместимость часто является самым важным параметром, который волнует пользователей. Перед размещением заказа вы можете проверить центр тестирования модулей поставщика, чтобы убедиться, что выбранный модуль SFP совместим с вашими устройствами. Или просто спросите у представителя подробности о совместимости оптического SFP.
4. Можно ли использовать аппаратные средства SFP в слотах SFP+?
Во многих случаях порт SFP+ принимает оптические SFP, но скорость будет снижена до 1 Гбит/с вместо 10 Гбит/с. Однако модули SFP+ нельзя подключить к порту SFP, поскольку SFP+ не поддерживает скорость ниже 1 Гбит/с. Кроме того, почти все порты SFP+ на коммутаторах Cisco могут поддерживать SFP, но многие порты SFP+ коммутатора Brocade поддерживают только модулей SFP+.
С использованием спектрального уплотнения
Описанные выше оптические модули передают сигнал в основном на длине волны 1310 нм или 1550 нм на двух волокнах (одно для передачи, другое для приема). Они имеют широкополосный фотоприемник (принимают все) и лазер, излучающий на определенной длине волны (грубо конечно). Но имеется возможность использовать уплотнение по длине волны. Это дает возможность использовать меньшее количество волокон для организации нескольких каналов тем самым увеличивая пропускную способность одного волокна.
Такие модули работают в паре, с одной стороны сигнал передается на длине волны 1310 нм, с другой 1550 нм. Это позволяет вместо двух волокон для организации одного канала использовать одно. Приемник на таких модулях так и остается широкополосным. Бывают как для 1GE, так и для 10GE. Снизу фотографии пары WDM-модулей с различными разъемами для подключения патчкордов LC и SC.
В большинстве случаев предпочтительнее использовать WDM-модули для малых расстояний. Их цена не очень большая (по 1 тыс рублей за модуль против 500 рублей за обычный). Причина — вы экономите целое волокно, на нем можно будет потом еще один такой же канал прогнать. Хотя конечно есть и другие способы экономии волокон.
Дальнейшее продолжение технологии WDM. С ее использованием можно добиться до 8 дуплексных каналов по одному волокну. Для этих целей используются CWDM-мультиплексоры (пассивные устройства с призмой внутри, позволяющей делить сигнал по цветам с шагом 20нм в диапазоне от 1270нм до 1610нм). Для этого также используют специальные CWDM-модули, в простонародье их называют «цветные», они передают сигнал на определенной длине волны. В то же время приемник на них широкополосный. Кроме того, такие оптические модули часто делают для передачи на большие расстояние (до 160 км). На рисунке ниже представлен малый комплект CWDM-SFP, на котором с использованием мультиплексоров можно поднять 2GE на одном волокне.
Как можно заметить, дужки у всех разные. В зависимости от длины волны модуль имеет свою раскраску. К сожалению, у всех производителей они разные.
Здесь появляется понятие оптический бюджет. Правда его расчет выходит за рамки этой статьи. В кратце, чем больше доступных портов, тем больше вы сможете смультиплексировать каналов, тем больше будет затухание. Кроме того, различные длины волн дают различные затухания на 1 километр передаваемого сигнала. А еще нужно учитывать тип волокна…
Можно много писать о методиках подбора таких модулей, о пересечении длин волн, о нежелательных длинах, о ADD/DROP-модулях. Но это отдельная тема.
Температурная стабильность
Оптический SFP в основном используется в дата-центрах или на коммутаторах, где температура может отличаться в большом диапазоне. Слишком высокая или две низкие температуры могут повлиять на оптическую мощность и оптическую чувствительность. Следовательно, температурная стабильность является важным фактором для обеспечения нормальной работы оптического SFP.
Новые или б/у оптические SFP
На рынке есть как новые, так и б/у оптические SFP. Научить их различать, чтобы избежать ненужных потерь. Обычно используемый модуль SFP может иметь царапины на внешнем виде и на оптическом порте, что является основным методом отличить его. Кроме того, еще один эффективный способ - проверить оптическую мощность и сравнить результат теста со спецификациями. Если результат сильно отличается, будьте осторожны, это может быть б/у оптическим SFP.
2. В чем разница между одномодовым SFP и многомодовым SFP?
Есть три основных различия между одномодовым SFP (SM, SMF ) и многомодовым SFP (MM, MMF). Первый - это используемый с ними оптический патч-корд. Одномодовое волокно имеет меньшую сердцевину, чем многомодовое, и обеспечивает неограниченную полосу пропускания и меньшие потери. В то время как многомодовое волокно может распространять несколько мод света. Второй - дальность передачи. Одномодовый SFP часто используется в длинных линиях связи до 120 км, но многомодовый SFP используется в коротких приложениях. Последнее - это стоимость. Одномодовый SFP дороже многомодового SFP из-за использования другого светоизлучающего блока.
Что следует учитывать при выборе оптического SFP?
Когда дело доходит до покупки оптических SFP, многие пользователи предпочитают модули Cisco SFP. Однако по мере процветания рынка оптических трансиверов, множество трёхсторонних поставщиков оптических трансиверов начинают предлагать более дешевые оптические SFP, которые имеют ту же производительность, что и Cisco SFP. Тогда что следует учитывать при выборе оптических SFP 1G?
Цена оптических SFP
По сравнению с Cisco SFP или оптическими SFP других брендов, трёхсторонние оптические SFP более экономичны. В нормальных условиях, за исключением цены, нет никакой разницы в производительности совместимых модулей 1G SFP и OEM SFP. Вот почему на рынке популярны совместимые оптические SFP. Пользователи могут выбрать подходящие совместимые оптические SFP от надежных поставщиков в соответствии с их потребностями по низкой цене. Кликнуть здесь, чтобы узнать прайс-лист FS SFP.
Что такое SFP (SFP+) модули?
SFP ( SFP+) модуль представляет собой миниатюрный узел в металлическом корпусе, с одной стороны имеющий контакты для подсоединения к главному устройству (маршрутизатору, коммутатору), а с другой - разъемы для подсоединения оптического кабеля (реже - витой пары), которые до использования закрыты пластиковой заглушкой.
SFP и SFP+ модули были разработаны в качестве ответа на разнообразие видов оптических кабеля. Вместо того, чтобы создавать линейки коммутаторов, маршрутизаторов и т. д., оснащенных различными разъемами для разных видов оптического кабеля/коннекторов/ расстояний, производители добавляют в устройства порты, а вернее сказать - пустые слоты, "шахты" под SFP-модули. Администратору сети остается только подобрать правильный тип оптического трансивера и вставить его в слот, создав таким образом оптический (или медный) порт нужного стандарта.
Большинство видов SFP и SFP+ имеют практически одинаковый форм-фактор: идентичные размеры, похожую конструкцию, материал корпуса у обоих типов - металл.
Это позволяет сделать слоты для них универсальными. Большинство устоявшихся производителей сетевого оборудования на сегодняшний день в своих устройствах размещают порты формата SFP+, и предусматривают обратную совместимость, так что в эти слоты чаще всего можно вставлять модули формата SFP. При этом, конечно, SFP трансивер будет работать согласно своим параметрам, а не характеристикам SFP+. Но нужно уточнять, есть ли такая возможность, например, в устройствах MikroTik зачастую поддерживается только SFP+.
Обратная манипуляция - вставить модуль SFP+ в разъем для SFP - невозможна.
Наличие порта для SFP-модулей в концевых маршрутизаторах или коммутаторах позволяет:
- подключить сегмент локальной сети, удаленный на расстояние более 100 м, максимальных для медного кабеля, оптическим кабелем без применения промежуточных усилителей;
- подключиться к провайдеру оптического интернета без использования абонентского PON-модема;
- при необходимости осуществлять «горячую» замену сбойных модулей - они все ее поддерживают;
- при необходимости увеличивать пропускную способность канала или его дальность путем использования более «скоростного» кабеля и соответствующих модулей.
Размер разъема стандартного SFP-модуля по габаритам соответствует разъему RJ45, что позволяет в устройстве размером в один юнит (1U) разместить до 48 SFP-разъемов. Большинство производителей в профессиональных устройствах размещают один, два или четыре SFP-разъема, иногда совмещенных попарно с разъемами RJ45 (комбо-порты) для большей универсальности. В последнем случае, одновременная работа обоих портов не допускается, работает тот, который был задействован первым.
Оптические модули являются активным оптоволоконным оборудованием - они потребляют электроэнергию и выделяют тепло. Это нужно учитывать, если вы собираетесь использовать под SFP модули в коммутаторе/маршрутизаторе большое количество слотов.
Большинство современных модулей поддерживают функцию цифрового контроля качества связи – DDM, Digital Diagnostics Monitoring, или DOM, Digital Optics Monitoring, позволяющие диагностировать повреждения кабеля и сбои модулей. Определить, есть ли такая поддержка часто можно уже по маркировке трансивера - в ней присутствует буква d.
Различные стандарты
- 100Base-LX — 100 мегабит по волокну на 10км
- 100Base-T — 100 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-LX — 1000 мегабит по волокну на 10 км
- 1000Base-T — 1000 мегабит по меди на 100 м
- 1000Base-ZX — 1000 мегабит по одномодовому волокну на 70 км
- 10GBase-LR — 10GE по одномодовому волокну на 10 км
- 10GBase-ER — 10GE по одномодовому волокну на 40 км
SFP порт vs. RJ45 порт
По сравнению с Ethernet коммутатором использующим только порт RJ45, коммутатор порта SFP поддерживает больше типов коммуникационных кабелей и более длинные линии связи. Он также может осуществлять обмен с портом 1000BASE-LX/LH, 1000BASE-ZX или 1000BASE- BX10-D/U. Но для соединений на короткие расстояния на гигабитном коммутаторе нет никакой разницы в использовании порта SFP или порта RJ45 для соединения коммутаторов. Если вы не планируете подключать сервер через оптические каналы в ближайшем будущем, вам не понадобится SFP, и вы можете использовать стандарт 1000BASE-T. В следующей таблице перечислены подключения RJ45 и SFP гигабитных коммутаторов:
SFP (Small Form-factor Pluggable) и SFP+ (Enhanced Small Form-factor Pluggable) – стандарты компактных оптических приемо-передатчиков. Они наиболее востребованы при построении оптоволоконных сетей, по сравнению с трансиверами других типов, поэтому в нашей сегодняшней статье мы будем говорить именно о них.
Что такое оптический SFP?
Оптический SFP – также известный как form-factor pluggable или mini GBIC(gigabit interface converter), представляет собой компактный оптический модуль с горячей заменой, который широко используется как для телекоммуникационных приложений, так и для передачи данных. Его порт SFP принимает оба оптические модули и медные кабели. Вот почему он разработан и поддерживается многими поставщиками сетевых компонентов. Оптический SFP не стандартизирован каким-либо официальным органом по стандартизации, а определяется соглашением с несколькими источниками (MSA). Оптический SFP также поддерживает SONET, Gigabit Ethernet, Fibre Channel и другие стандарты связи. Кроме того, SFP заменил GBIC в большинстве приложений из-за своего небольшого размера.
Multi-source agreements ( MSA)
Часто в сопроводительной документации к SFP и SFP+ трансиверов можно увидеть информацию о поддержке MSA. Что это такое?
MSA - промышленные соглашения между производителями модулей , обеспечивающие сквозную совместимость между трансиверами и сетевым оборудованием разных компаний и соответствие всех производимых приемопередатчиков общепринятым стандартам. Установка в оборудовании SFP-портов , соответствующих MSA , расширяет ассортимент совместимых модулей и обеспечивает существование конкурентного рынка для взаимозаменяемых продуктов.
MSA для SFP/SFP+ устанавливают следующие параметры:
1. Механический интерфейс:
- габариты модуля;
- параметры механического соединения коннекторов с платой;
- размещение элементов на печатной плате;
- усилие , необходимое для установки модуля в/извлечение из разъема;
- нормативы маркировки.
2. Электрический интерфейс:
- распиновка;
- параметры питания;
- тайминги и сигналы ввода-вывода .
3. Программный интерфейс:
- тип микросхемы ППЗУ;
- форматы данных и предустановленные поля прошивок;
- параметры интерфейса управления I2C;
- функции DDM ( Digital Diagnostics Monitoring).
Читайте также: